越来越多天文学研究提出,地球上生命能够诞生并延续至今,存在很强的运气成分。团队对银河系演化历史进行模拟分析后得出结论:最适合生命出现的时间与地点,并不是当下的太阳系,而是 60 亿年前的银河系郊区。
这片区域的空间位置,能给宜居行星提供更强防护,降低超新星、伽马射线暴释放的致命辐射轰击星球的概率。大约 40 亿年前,银河系中部区域,包含太阳系所在位置,环境安全度有所提升。虽然依旧比不上银河郊区,但已经具备支撑生命诞生的基础条件。
英苏布里亚大学与意大利国家天体物理研究所(INAF)的天家里卡多・斯皮内利,介绍这项研究的背景。60 亿年之前,银河系恒星形成速率高,整体金属含量偏低。除去银河系最外围行星稀少的区域,大量行星会频繁遭遇能够诱发大灭绝的恒星爆炸事件。

超新星和伽马射线暴,属于宇宙里的高能爆发事件。爆发产生的辐射会在宇宙空间传播,巨大能量足以摧毁行星表面生命。地球地质记录里的多次生物大灭绝,被研究者关联到超新星爆发。260 万年前上新世末期灭绝事件、3.59 亿年前泥盆纪末期灭绝事件,都存在相关研究讨论。伽马射线暴出现频次更低,破坏力更强。
两类爆发都来自恒星演化周期。大质量恒星走完主序阶段,会触发超新星爆发;白矮星不断吸积物质后状态失稳,发生失控核聚变,同样引发爆炸,大量恒星物质被抛射到太空。伽马射线暴一般来自坍缩成黑洞或者中子星的大质量恒星,中子星合并过程也可能产生这类爆发。人类至今没有在银河系内部观测到伽马射线暴,已探测到的信号,全部来自数百万光年之外的其他星系,它也是宇宙中能量最强的电磁现象之一。有研究推测,4.5 亿年前的一次伽马射线暴,或许引发奥陶纪大灭绝。

意大利国家天体物理研究所天文学家吉安卡洛・吉兰达,补充两类爆发的分布特点。超新星更容易诞生在恒星大量聚集的区域。伽马射线暴的诞生环境偏向贫金属区域,这类区域形成的大质量恒星,恒星风带走的质量更少,可以长期维持高速自转,这是坍缩成黑洞后产生高能喷流的必要条件。
研究团队搭建银河系演化模拟模型,追踪超新星、伽马射线暴活跃区域随时间的变化。模型结果显示,银河系内部区域更早完成恒星形成,早期内部恒星诞生和恒星爆炸事件更加密集。随着时间推移,银心区域恒星形成速度放缓,银河系外侧郊区恒星形成活动逐步提升。
宇宙早期,空间物质以氢、氦为主。重元素依靠恒星内部核聚变生成,超新星爆炸会把这些重元素扩散出去。一代代恒星诞生消亡,银河系中部区域的重元素、金属含量持续增加。金属含量提升之后,伽马射线暴发生概率随之下降。距离银心 6500 到 26000 光年的中间区域,安全程度逐步上升。距离银心不足 6500 光年的区域,超新星爆发依旧频繁。
斯皮内利提到,不同时代,生命承受的演化压力主要来自伽马射线暴。虽然伽马射线暴出现次数远少于超新星,但影响距离更远,可以在大范围行星上触发生物大灭绝,是作用距离极远的高能宇宙事件。

银河系郊区的安全优势会随时间发生变化。研究数据显示,过去 5 亿年,银河郊区可能遭遇 2 至 5 次长伽马射线暴的冲击。反观太阳系所在位置,当下环境安全水平,达到整个行星历史中的高位。
就算如今辐射风险已经下降,太阳系过往也多次暴露在宇宙爆炸辐射之下。生命在地球持续演化,本身带有一定偶然性。这项模拟只评估恒星爆发带来的外部威胁,行星自身板块运动、大气、液态水等条件,同样会决定生命能否存续。