银河系中的生命适宜带

我们的太阳系在银河系中的位置特别适合生命在地球上涌现。这一区域被称作“银河系中的生命适宜带”，大约在80亿年前就形成了。在此之前，超新星爆炸事件太多了，即使有生命存在也会彻底扑灭，而此后又过了30亿年，太阳系才诞生。这就意味着生命在我们的宇宙邻居诞生之前，可能在银河系生命适宜带的许多地方已经开始演进。

根据澳大利亚天体物理学家查尔斯·林尼韦弗（Charles Lineweaver）、益西·芬纳（Yeshe Fenner）和布拉德·吉布森（Brad Gibson）的说法，“银河系中的生命适宜带”有“复杂生命四个不可或缺的前提条件：有一个主恒星，有足够的重元素以造就有地面的行星，有足够的时间供生物进化以及没有超新星扑灭生命的环境”。[6]基于上述标准，这一适宜带被确定为距银河系中心约23,000光年至30,000光年的一个环形区域。这里的恒星大多是在距今80亿年至40亿年之间形成的，也就是说其中有75%的恒星要比太阳的历史更悠久。因为银河系的半径大约为50,000光年，银河系中的生命适宜带距离银河系中心约有其半径的一半。但银河系中绝大多数的恒星都离银河系中心比较近，因此，仅就银河系中物质的聚集程度而言，银河系中的生命适宜带实际上还是比较靠近银河系的外端。上述天体物理学家这样论证道[7]：

因此，金属丰度（metallicity）总有一个金凤花适宜区（对天体物理学家来说，金属是所有比氦更重的化学元素）：金属丰度过低，行星上的土质表层就无法形成，而金属丰度过高，巨型行星就会破坏掉有表土层的行星（因为金属有朝中心恒星内部趋近的趋势）。……早期密集形成期的恒星向星系中央的趋近为生命提供了必不可少的重元素，但此时超新星的频繁爆发也非常危险，且前后持续了数十亿年。在拥挤的中央隆起与荒芜的外部星系之间，一个适宜居住的区域出现在大约80亿年前（距星系中心68%的区域），且伴随金属丰度向星系外部扩展及超新星爆发频率的降低呈扩张的趋势……我们发现，在所有适合复杂生命居住的恒星中约有75%都比太阳的历史更悠久，平均年龄比太阳高出约10亿年……其他重要因素……包括分子云团的蛀蚀频率（frequency of grazing impacts with molecular clouds）、恒星轨道的曲率及其在多大程度上靠近共转圈（corotation circle）、对星爆的感应度以及早期银河系的核心区域是否有一个活跃的星系核。

越是靠近星系中心，超新星爆发的概率相比外端就越高。不过超新星爆发虽然对可能形成的生命体构成严重破坏，但也同时制造出生命赖以形成的重化学元素。越靠近星系的边缘地带，这种重元素就越稀少，因为这里超新星爆发的事件少得多。所以说银河系的外端有一个生命诞生的金凤花边界。由于随着时间的推移超新星爆发总体上有下降的趋势，且重元素在整个星系渐趋扩散，所以适合生命存在的金凤花边界也在扩展，既朝星系中心的方向，也朝向星系的边缘地带。

银河系大致呈扁圆的结构，长长的臂膀伸向太空。显然，银河系的外端处于其臂膀的尽头附近。但如果从我们居住的地方沿银道面（galactic plane，我们距离银道面差不多有20光年）上下丈量，同样会发现人类相当靠近银河系的外端，而在银河系中心，上下端的距离不超过1,000光年。也就是说，与完全球状的星系相比，我们周围恒星较少，很少会出现超新星爆发、毁灭生命的现象。这一点曾使人怀疑：是否扁平的星系要比球状星系更适合生命存在。

在银河系中的生命适宜带，适合生命涌现的金凤花条件还有一些制约因素。首先，如果位居太阳系中心的恒星过大，恒星燃烧的速度就会非常快，因此就不会容许环绕其运转的行星有足够的时间让生命在上面进化。当然，位居太阳系中心的恒星也不能太小，因为这样就无法提供足够的能量让生命维持下去。此外，行星上是否会有生命诞生还取决于行星与太阳系中心恒星的距离，以及生命体是否会使用恒星之外的其他能源。如果生命体需要使用来自恒星的能源才能维持，那么太阳系中心恒星释放出的电磁辐射自然是越少越有利于生命存在。还有，大多数恒星是成对演化的，也就是所谓双星（double stars）。显然，环绕此类双星运转的行星轨道会非常不稳定，因此，行星从此类恒星得到的能流也有很大差别。这会造成复杂生命难以进化，虽然也不是完全不可能。[8]但总的来说，复杂生命在单星附近成功进化的概率要高得多。