椭圆星系里能形成生命么？

椭圆星系，这片宇宙中的“老年人”，就像人类社会里那些饱经风霜的老人，它们的故事和构成与年轻的旋涡星系截然不同。那么，在这片宁静而古老的星系中，生命的可能性有多大呢？答案比我们想象的要复杂得多，也充满了许多需要细细揣摩的细节。

首先，我们得明白椭圆星系的长相和脾气。它们不像旋涡星系那样有着清晰的旋臂，而是像一个被揉皱的纸团，形状从接近球形到扁长的椭圆形都有。它们主要由老年恒星组成，那些质量较小、寿命较长的红色矮星占据了绝大多数。年轻、炽热的蓝色恒星几乎绝迹，这意味着椭圆星系的光度大多来自这些暗淡的红矮星。

那么，这会对生命形成造成什么影响呢？

潜在的优势：

低辐射环境： 相比于年轻的旋涡星系，椭圆星系中的恒星形成活动已经基本停止。这意味着像超新星爆发这样高能、破坏性的事件发生的概率非常低。生命在漫长的演化过程中，尤其是在早期阶段，需要一个相对稳定的辐射环境，避免被宇宙射线或伽马射线爆轰击，椭圆星系在这方面似乎有着天然的优势。
大量的行星： 恒星的形成是形成行星的必要条件。虽然椭圆星系里年轻恒星不多，但它们存在了数十亿甚至上百亿年，足够孕育出相当数量的行星。许多年老的恒星也可能已经拥有了行星系统，其中一些或许正围绕着恒星的宜居带运行。
中心黑洞的稳定作用（可能）： 许多椭圆星系拥有一个超大质量黑洞作为核心。虽然黑洞本身是危险的，但如果它被包裹在星系中心区域，并且没有处于活跃的吸积阶段（例如不吞噬大量物质），它可能会将星系中心的恒星和行星系统固定在一个相对稳定的区域，减少遭受外部干扰的可能性。当然，如果黑洞变得活跃，那么周围的行星将面临毁灭性的灾难。

更严峻的挑战：

恒星类型和寿命： 这是椭圆星系生命形成的最大障碍之一。椭圆星系以老年恒星为主，其中红矮星是数量最多的类型。红矮星虽然寿命极长，但它们也存在一些致命的弱点：
强烈的耀斑活动： 年轻的红矮星经常会爆发威力巨大的耀斑，释放出大量的紫外线和X射线辐射。这些辐射足以剥离行星的大气层，甚至杀死表面的生命。虽然老年红矮星的耀斑活动会减弱，但仍然是一个潜在的威胁。如果一颗行星在其生命周期的大部分时间里都暴露在频繁的耀斑之下，生命可能很难萌芽或发展出复杂的形态。
潮汐锁定问题： 为了从暗淡的红矮星那里获得足够的能量来维持液态水，行星必须非常靠近恒星运行，位于所谓的“宜居带”内。在这种近距离的轨道上，行星很可能会被恒星的引力潮汐锁定。这意味着行星的一面永远对着恒星，经历永恒的白昼和高温，而另一面则永远背对着恒星，处于永恒的黑夜和严寒。这种极端温差会使行星表面大部分区域不适合生命生存。虽然厚厚的大气层或海洋或许能帮助调节温度，但生命可能仍然只能存在于昼夜交界处的狭窄地带。
重元素丰度： 生命的构成需要碳、氧、氮等重元素。这些重元素主要是在大质量恒星死亡时通过超新星爆发产生的，然后被散布到星系介质中，成为下一代恒星和行星形成的原材料。椭圆星系通常是早期宇宙形成的产物，它们在形成初期可能经历了非常剧烈的恒星形成过程，但之后恒星形成活动就基本停止了。这意味着它们可能缺乏足够的新鲜、富含重元素的物质来形成像地球这样富含复杂生命所需的元素的新一代行星。虽然椭圆星系内部可能存在一些后期的恒星形成事件，但与旋涡星系相比，其重元素丰度可能较低，尤其是在外围区域。
缺乏星系盘的动态作用： 旋涡星系拥有旋转的星系盘，这个盘状结构在恒星形成和物质分布中起着至关重要的作用。例如，盘状结构可以帮助聚集气体和尘埃，促进恒星的形成，并且可能通过引力相互作用将行星系统推入更稳定的轨道。椭圆星系则缺乏这种动态的盘状结构。它们更像是一个老化的恒星聚集体，恒星的运动更随机，这可能不利于行星系统的长期稳定。
宇宙环境的潜在危险： 虽然椭圆星系内部的超新星爆发少，但如果它们位于星系团的中心区域，可能会受到附近其他星系碰撞、合并或星系团内部物质潮汐作用的影响。这些剧烈的宇宙事件也可能干扰行星系统的稳定性，甚至将其摧毁。

总结来说，椭圆星系形成生命的可能性是存在的，但要比在旋涡星系中困难得多。

与其说椭圆星系是一个“生命温床”，不如说它是一个更具挑战性的“生命试炼场”。

如果生命要在椭圆星系中出现，它很可能需要克服以下几个关键挑战：

1. 适应红矮星的极端环境： 生命必须能够忍受红矮星的耀斑活动，或者行星必须拥有极厚的、能有效屏蔽辐射的大气层。潮汐锁定也是一个巨大的难题，生命可能需要发展出在极端温差下生存的机制。
2. 利用有限的资源： 在重元素可能相对稀缺的环境中，生命需要更有效地利用可用的化学元素进行演化。
3. 漫长的稳定期： 虽然超新星活动少，但生命演化到复杂的阶段需要极长的时间，而椭圆星系的整体环境是否能提供足够漫长且稳定的岁月，仍是未知数。

想象一下，在一个古老的椭圆星系中，一个被潮汐锁定的行星，在昏暗的红矮星光辉下，其表面一半是焦土，一半是冰原。或许在这昼夜交界处的永恒黄昏中，一种顽强的生命形式正在艰难地挣扎求存，它们可能有着极其强大的辐射抵抗能力，或者生活在行星深处的地下，利用地热和化学能。它们与我们熟悉的地球生命截然不同，但同样是宇宙生命多样性的一种可能体现。

所以，虽然我们不能完全排除椭圆星系孕育生命的可能性，但根据我们目前的认知，与充满活力、新生恒星众多的旋涡星系相比，椭圆星系为生命提供的舞台，确实要安静得多，也更具挑战性。宇宙是浩瀚的，生命的形式也可能是千奇百怪的，我们不能因为“困难”就轻易否定，但确实需要承认，在那些古老而宁静的椭圆星系中，生命的到来，或许是一件更加罕见和不易的事情。

网友意见

哎呦，居然看到和椭圆星系相关的问题。。。。再一看，天体生物学相关。。。

”能形成生命么？“，能，为啥不能？严谨点说：没有物理原因认为椭圆星系中恒星附近不能形成能诞生生命的系外行星。但问题里没说是形成过就行？还是从形成了一直能延续到现在那种？后者要难多了。

尽管这是一个很有趣的问题，但说实话，天体生物学我不熟悉，但星系演化的研究还不足以让我们能定量地评估不同类型的星系，或者星系内不同位置上发展出智慧生物的概率。 @汪的就是你 的回答中把最近关于这个话题的论文都引用了。。但说实话，从一个做星系研究的人的角度看。。这些论文更像是用电脑游戏指挥二战，不能太当真。

如果我们畅想一下只谈大质量椭圆星系的话，这些庞然大物中现有的恒星数量远比银河系高几个量级。仅仅从概率角度考虑，其中形成过的系外行星数量也应该大得吓人。单个行星形成的过程实际上尺度对于一个星系来说过小了，很难在行星形成的尺度上直接受到星系尺度事件的影响。因此，我们可能更应该谈的是假如一个行星在椭圆星系演化早期形成，这个行星发展出来的宜居环境有没有可能一直保留下来，直到出现了智慧生命？这个可能应该是有的。但和银河系比，或者说和太阳附近的环境比，这个存活的机率是不是更高？不好说，未必。因为椭圆星系环境里有一些比太阳周围更恶劣的地方。一个是早期更高的恒星形成率也意味着更多的大质量恒星产生的超新星爆发和伽马射线暴；再一个是大质量椭圆星系历史上经历得并合活动比银河系要剧烈和频繁。星系并合虽然极少导致恒星碰撞，但还是可以在恒星在星系内穿行的时标内极大地改变恒星轨道，让恒星面临的星系环境发生剧烈变化，增加长时标上生命诞生的不稳定性；再有，星系中心黑洞的频繁高能活动，以及大质量星系本身就有的高温气体晕，也都是和银河系显著不同，且有可能对星系尺度上的生命诞生产生不利影响的因素。不过这些也就是想想，做做思维体操而已。

另外，按质量比例和数量计算，现在我们看到的椭圆星系中的绝大多数恒星都是低温、小质量的矮星。。。只有这些恒星才能熬得过100多亿年的漫长岁月。这也带来了问题，M矮星附近能否有宜居行星存在也是系外行星研究的一个重要课题，我们现在还不确切地知道答案。

@赵泠 的回答里有一些对椭圆星系里某些概念解释得有一点别扭的地方，稍微讨论一下。

椭圆星系是一种形态分类：面亮度分布特征规则、平滑，没有旋臂和透镜状结构的都叫椭圆星系。这是1920年代确立的经典形态分类。然而就跟古代人类只看长相把鱼类和鲸混为一谈一样，这个分类的物理意义不大。今天我们一直知道，从比银河系质量小10倍，到比银河系质量大100倍的质量尺度上，都有长得符合椭圆星系标准的。。。这些星系的形成过程大相径庭，不可同日而与。

其中，小质量的椭圆星系，或者叫矮椭圆星系，多半是盘星系在特殊环境下被剥离了气体，又经历了星系碰撞之后的产物。这些星系的质量分布轮廓和银河系中心区域的核球差别不大，有些更是实际上还有恒星盘、有规则恒星旋转运动的星系。@赵泠 答案里提到的”蓝色椭圆星系“，或者”恒星形成椭圆星系“大部分都是这些。这些星系因为质量小，其中恒星的重元素比例未必比银河系高，说行话叫”金属丰度不高“，很多还比银河系低。这些星系更像是生错了地方的银河系，早早就被停止了恒星形成而已。

所谓”经典“的椭圆星系，是那些质量非常大，恒星形成分布和银河系完全不同：在中心密度很高，在外围极其延展，缺乏气体和年轻恒星，也缺乏高单位角动量的旋转运动的星系。粗略来说，这些星系诞生在宇宙极早期密度扰动最高点处形成的大质量暗物质晕内，在早期经历了极其疯狂的气体吸积和富气体并合引发的恒星形成活动，构建了大质量，极高恒星密度的内部结构，也在核心孕育了超大质量黑洞；在一定的时间后，恒星形成和气体吸积活动在很短的时标内骤然停止，从此之后，这些椭圆星系几乎就停止了恒星形成活动，而转而通过其巨大质量带来的引力优势捕获周围的小星系，通过并合完成外围的质量增长。这一恒星形成骤停的过程，如同历史上的生物大灭绝一般，依然算是未解之谜。目前看来，超高的恒星形成率高速消耗冷气体，大质量年轻恒星的超新星爆发都有左右，但最主要的很可能是其中心的”白眼狼“超大质量黑洞的剧烈反馈活动，和自身巨大暗物质晕引力范围内积累的超高温气体的作用。不管为啥，恒星形成是停了。这也是为什么大质量椭圆星系现在的平均星族年龄都在100亿年以上。。

赵的答案里提到了Messier 105，这是一个标准的大质量椭圆星系，但谈不上是”充满着新生恒星“。只不过是能看到一条很明显的尘埃带而已。尘埃带确实印证了冷气体和恒星形成的存在，但很可能是上次并合的残留，这点气体和恒星形成对整个星系而言可以忽略不计。

椭圆星系周围的暗物质晕里是有大量高温重子气体的，这些气体时刻不提地再发出热辐射。被辐射冷却的气体总应该失去角动量落向星系中心，形成恒星。这样的过程在大质量星系团中挺常见的，而且往往能产生非常绚丽而剧烈地恒星形成活动。但这些恒星形成活动要么发生在中心黑洞打瞌睡的时候，要么伴随着黑洞反馈带来的气体大尺度扰动，总之就是”短暂又辉煌“，但无力改变星系面貌那种。另外，对于椭圆星系，在星系尺度上讨论生命诞生的概率其实和现在的恒星形成关系不是特别大。

关于金属丰度，或者说重金属比例：椭圆星系超大质量的暗物质晕意味着早期疯狂形成恒星干出来的那点金银财报都不能被带走，统统留在星系中心，增丰新形成的恒星，一代又一代。这也为什么椭圆星系虽然形成在宇宙极早期，但能够通过我们现在无法想象地高效率形成恒星，产生金属丰度越来越高的恒星。实际上，大质量椭圆星系中金属含量如此丰富，以至于远在其边疆的热气体里的金属含量都不低，人家茅坑里捞一勺都能化验出金子来，不需要你担心”重金属含量不够“的问题。

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