研究发现银河系内复杂生命的可居住区域比我们想象的要狭窄！

　　自从开普勒太空望远镜被发射到太空以来，太阳系以外已知行星（系外行星）的数量呈指数级增长。目前，2918个恒星系统中已有3917颗行星被确认，3368颗正在等待确认。其中，大约有50个行星轨道位于其恒星周围的可居住带内，即行星表面液态水存在的适宜距离带。
　　然而，最近的研究提出，我们认为宜居带的可能性过于自我了。根据一项名为复杂生命的有限可居住区域的新研究，可居住区域可能比最初设想的要窄得多。这些发现可能会对科学家认为可能适合居住的行星数量产生重大影响。
　　其实根据之前基于开普勒数据的估计，科学家们已经得出结论，仅在银河系就可能有400亿类地行星，其中110亿类地行星的轨道可能与我们的太阳恒星类似。而其他研究表明，这个数字可能高达600亿甚至1000亿，不过这取决于我们用来定义宜居带的参数。
　　但是这些结果无疑是令人鼓舞的，因为它们表明银河系可能充满生命。不幸的是，最近对太阳系外行星的研究对这些先前的估计提出了质疑。特别是在m型（红矮星）恒星周围的潮汐锁定行星的情况下。
　　此外，对地球上生命进化过程的研究表明，水本身并不能保证生命的存在，同样，氧气的存在也不能保证生命的存在。除此之外，科学家还考虑了另外两种对我们所知的生命至关重要的生物特征二氧化碳和一氧化碳。这些化合物过多会对复杂生命产生毒害，而过少则意味着早期原核生物不会出现。如果地球上的生命要进化出更复杂、耗氧的生命形式，基本的生命形式是必不可少的。出于这个原因，科学家不得不修正适居带的定义，以考虑到这一点。
　　因为红矮星，尤其是年轻的红矮星的猛烈爆发，可能会使它们所谓的可居住带内的行星无法居住。公平地说，计算宜居带的范围从来都不是件容易的事。除了与恒星的距离外，行星表面的温度还取决于大气中的各种反馈机制，比如温室效应。最重要的是，传统的宜居带定义假定存在类地条件。
　　这意味着大气中含有丰富的氮、氧、二氧化碳和水，并由地球上存在的相同的碳酸盐硅酸盐地球化学循环过程来稳定。在这一过程中，沉积和风化作用使硅酸盐岩变成碳质，而地质活动又使碳酸盐岩变成硅酸盐基。
　　这就形成了一个反馈回路，可以确保大气中的二氧化碳水平保持相对稳定，当然，最终也会发生温室效应。但是地球离宜居带的内边缘越近，发生这种情况所需的二氧化碳就越少。在早前的一项研究称，对于宜居带的中部和外部地区，大气中的二氧化碳浓度需要高得多，才能维持有利于液态水存在的温度。
　　为了说明这一点，研究小组以开普勒62f为例，它是一颗超级版地球，围绕着距离地球约990光年的k型恒星（比我们的太阳略小且暗）运行。这颗行星围绕其恒星运行的距离与金星绕太阳运行的距离差不多，但恒星质量较低意味着它处于可居住带的外围。
　　在2013年被发现时，人们认为这颗行星是外星生命的一个很好的候选者，前提是存在足够的温室效应。然而，科学家经过计算，与复杂生命形式首次进化时（约18。5亿年前）地球上存在的二氧化碳相比，这一过程需要的二氧化碳量要多1000倍。这么多的二氧化碳显然对地球上大多数复杂的生命形式来说都是有毒的。因此，开普勒62f并不适合生命存在，即使它足够温暖，有液态水。因此一旦我们把这些生理上的限制因素考虑进去，复杂生命的可居住区域一定要窄得多，科学家估计只有之前估计的四分之一。
　　科学家还计算出一些系外行星可能有更高水平的一氧化碳，因为它们围绕着冷却的恒星运行。这对红矮星的宜居带构成了很大的限制，红矮星恰好占宇宙恒星的75，而且被认为是最可能发现类地行星（即岩石行星）的地方。
　　这些发现可能会对科学家们认为的潜在宜居区产生重大影响，更不用说恒星的宜居带的边界了。因为科学家并不希望在M矮星晚期轨道上的行星上，或者在靠近宜居带外边缘的潜在宜居行星上，找到智慧生命或技术特征的迹象。仅在2019年，就有研究表明，红矮星系统可能没有生命形成所需的原材料，而且红矮星可能无法提供足够的光子进行光合作用。
　　所有这些都表明，我们银河系的生命可能比我们之前认为的要稀少。当然，要确切地知道什么是可居住性的极限还需要更多的研究。幸运的是，我们不用等太久就能找到答案，因为几台下一代望远镜将在未来十年投入使用。
　　其中包括詹姆斯韦伯太空望远镜（JWST）、特大望远镜（ELT）和巨型麦哲伦望远镜（GMT）。这些和其他先进的仪器有望对系外行星进行更详细的研究和描述。届时我们就能更好地了解生命存在的可能性。