互动科普

大质量恒星过早停止燃烧，其行星来不及诞生生命

我们知道，恒星也具有寿命。中心恒星寿命终结，行星便会随恒星死亡而消失。即使侥幸没有消失，这样的行星紧接着也会完全冻结。显然，行星上面只能是在恒星的寿命期内这一段时间才会有生命。

太阳自诞生以来已经过了46亿年。这样长的时间，足够生命的诞生和进化。地球上存在着生命就是证明。今后大约50亿年里，太阳还能够继续稳定发光。

恒星的寿命取决于它的质量。质量比太阳小的恒星，寿命比太阳长。长寿命，这没有什么不好。可是，质量比太阳大的恒星，寿命则比太阳短。比如说质量为太阳质量8倍或更大的恒星，寿命只有数百万年到数千万年。这样的恒星，其一生非常短暂，很快就会发生“超新星爆发”而毁灭。在这一类恒星周围的行星上自然不会有足够的时间诞生出生命。

比太阳质量稍大一些的恒星，比如质量为太阳2倍的恒星，寿命大概是10亿年左右。在这样的寿命期内或许能够诞生出某种形式的生命。但是，按照地球上生命进化的速度看，大概很难进化出有智慧的生物。

恒星寿命和地球历史的比较

横向画出的3列图表现了质量不同的恒星所具有的不同寿命。在质量比太阳小的恒星中，有的能够持续发光数万亿年。我们的太阳，可以稳定地发光约100亿年。质量为太阳质量8倍或更大的恒星，最长不过数千万年就会发生超新星爆发而解体。

若天王星是巨型行星，地球会被抛到遥远的宇宙空间

一颗行星能够存在足够长时间的第二个条件是它的公转轨道必须保持稳定。太阳系内各个行星的公转轨道都近似为正圆。长时间来，天文学家曾经以为凡行星都应该是这样。

然而，近十几年来在太阳系外已经发现了不少的行星（系外行星），它们当中有的公转轨道完全出乎天文学家的意料。例如有一颗巨大的行星，它的公转轨道是非常扁长的椭圆，简直就像太阳系里哈雷彗星的轨道。

行星受到的最大引力来自中心恒星。但是，各个行星之间也会互相施加一定的引力。行星之间施加引力的效应是扰乱行星的公转轨道。太阳系里这些行星的公转轨道最终也会变得混乱而不稳定。不过，这将会是1万亿年以后的事情。

行星越大，它们扰乱公转轨道的效应就越大。在计算机上进行的模拟实验表明，一个行星系统中如果只有一个或两个巨型行星，其他行星的轨道还不至于很快被扰乱。但是，如果有3个或3个以上的巨型行星，那么，经过很短的时间，行星的轨道就会变得混乱不堪。行星轨道变乱的时间和程度同行星的大小和行星轨道之间的间隔距离有关。以太阳系为例，假如木星、土星和天王星各自的大小全都是现在实际木星大小的2倍的话，那么，只需经过1000万年，太阳系里行星的轨道就会变得十分混乱。

先是巨型行星之间互相影响，轨道变乱。于是，它们有可能来到太阳系的内侧，比如说从地球的近旁通过，从而扰乱地球的轨道。根据通过地球近旁的不同情况，这种干扰便有可能将地球推向太阳系的外侧。换句话说，在那种条件下，不待诞生出生命，地球早就被移动到了宜居带之外。

若有3个巨型行星，轨道容易变乱

行星刚诞生出来时，它们的公转轨道都大致为圆形。但是，几个质量很大的巨型行星互相施加引力的结果，它们的轨道变乱。轨道变乱的巨型行星进入行星系统的内侧，又会扰乱内侧行星的轨道。

（本文发表于《科学世界》2011年1期）