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海天居士博客

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又一颗类地行星被发现 科学家称宜居外星并不少  

2012-11-26 09:37:19|  分类: 宇宙探索 |  标签: |举报 |字号 订阅

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核心提示: 这颗距离我们42光年远的星球很可能具有生命所需的液态水和适宜的气候,由于质量至少是地球的7倍,它被天文学家昵称为“超级地球”。

又一颗类似地球的行星被发现了。

这颗距离我们42光年远的星球很可能具有生命所需的液态水和适宜的气候,由于质量至少是地球的7倍,它被天文学家昵称为“超级地球”。尽管关于它的信息乃至模样科学家仍知之甚少,但一颗疑似“宜居”星球的发现为人类寻找“另一个地球”增添了更多希望。

“轨道简直可以媲美地球”

“超级地球”名为HD40307g,它所在的星系是绘架座(Pictor)的橙矮星HD40307。相较于我们的太阳,橙矮星HD40307个头更小,也更加黯淡。但“超级地球”与它的距离刚刚好,相隔约9000万公里,处在“宜居带”上。

“宜居带”是指行星距离恒星远近合适的区域。在这一“黄金”区域中,恒星传递给行星的热量适中,行星表面既不太热也不太冷,水能够在地表以液态存在。同为宜居行星的地球距离太阳大约1.5亿公里。

“超级地球”从它的母星接收到的“阳光”只有地球上阳光的2/3,地表温度可能更低,但是仍然足够温暖以致拥有类似地球的海洋和湿润气候。它运行的长轨道也意味着气候和大气刚好能支持生命存在。

科学家总共发现了一组共6颗围绕橙矮星HD40307运行的行星,“超级地球”就是位于最外围的一颗,它的位置决定了适应生命存在的特性。而其他几颗都不在宜居范围内,它们距离母星太远,表面很难有液态水存在。

此外,行星如果离母星太近,常有“潮汐锁定”的风险,指它们由于轨道靠恒星过近或者轨道没有倾角而永久性地以一面对着恒星,导致一面是火焰般的灼热一面是无尽黑暗和寒冷。但HD40307g距离恒星足够远,从而避免与恒星陷入潮汐力锁定状态。它还围绕一个自转轴自转,因此也有规律的日夜之分,使得其环境跟地球更相像。

研究的参与者之一,英国赫特福德大学学者休·琼斯说:“这颗行星的轨道简直可以媲美地球,增加了可居住的概率。”

距离地球“扔石子的距离”

不过,所有这些令人激动的发现并不能等同于已经找到了宇宙中的另一颗地球,关于HD40307g的信息还存在大量空白,科学家甚至不知道它的样子,无法确定它是由岩石还是气体组成。

和观测恒星不同,由于行星本身无法发光,而且体积远远小于恒星,所以太阳系之外的大多数行星天体都无法用现有的光学望远镜直接“看到”。但只要一个恒星的星系中存在围绕其运行的行星,由于引力作用它们就会使得恒星发生轻微晃动或摇摆,科学家便能够观测分析恒星的细微变化来推算出它周围是否有行星,以及行星的数量、质量和可能的轨迹。

此次发现HD40307g的是欧洲南方天文台的3.6米口径望远镜上的HARPS(高精度径向速度行星搜索器),这是一种专用的行星搜索器,能够探测到由于轨道行星引力牵引导致的恒星轻微晃动。

不过鉴于这种观测的难度,其准确性还有待证实。两年前,部分参与此次研究的科学家声称他们发现了一颗处于“宜居带”的岩态行星Gliese581g,距离地球大约20光年,围绕天秤座的一颗恒星运行。但是其他科学家对此表示质疑,至今Gliese581g的具体信息都仍未得到证实。

因此这一次,研究团队的负责人,英国赫特福德大学天体物理学研究中心的米科·图奥米也格外谨慎,他说:“如果不得不去猜,我会猜50%对50%的可能性。此时此刻的事实是,我们不知道这是一颗大地球还是一颗更温暖、更小、没有固体表面的海王星。”假如“超级地球”不是岩态行星,而是由气体组成,这颗行星很可能就无法拥有自己的大气层而难以孕育生命。

对于严谨的科学家而言,更重要的工作是随后的确认及收集信息,需要进行更多的观测来确定它的存在以及确切了解它是什么样的星球。不过研究人员说,这颗行星距离地球约42光年,在天文学层面只是“扔石子的距离”,今后或许能够利用望远镜直接观测。

宜居的外星其实并不少

寻找“另一个地球”的探索中,科学家关注的不仅是行星,恒星的特质也很重要。

根据恒星的光强度划分,太阳及类似恒星属于黄矮星,不过科学家普遍相信比黄矮星更小的橙矮星才是孕育生命体的天堂。由于橙矮星的质量只有太阳的50%到80%,相比起太阳的寿命100亿年,它们的寿命也就更长,可达150亿至300亿年,有更多时间供生命充分进化。

和太阳比较,橙矮星仅有少量的类太阳恒星的耀斑活动,其亮度变化也很小,这都有利于给生命存在提供稳定的环境。而科学家推测此类恒星的数量是黄矮星的30到40倍。

光强度比橙矮星更低一个等级的恒星是红矮星,人们过去认为围绕红矮星很难存在适合生存的行星。因为红矮星体积小,亮度暗,提供的能量不足以维持生命。但最新研究表明,数百亿围绕红矮星旋转的行星也可能有液态水存在,这极大增加了找到外星生命迹象的可能性。

围绕红矮星旋转的行星面临的最大问题之一是辐射。红矮星的可居住区与母星距离比水星距太阳还近,因此当红矮星上爆发耀斑等恒星风暴时,行星会受到大量粒子流的强烈冲击。这会给暴露在行星表面的一切事物以大剂量的辐射,对生命而言将是致命的。但是,如果是这一行星有磁场,则会提供一些保护。同样,海洋也有这个功能。

根据欧洲航天局以102颗红矮星作为样本的研究,推测出41%的红矮星的“宜居区”中可能存在行星。而银河系中80%的恒星是红矮星。这使得宜居区的数量实际上或许会增加8到10倍。

前文提到的Gliese581g围绕的木星就是一颗红矮星,它所处的位置非常有利于液态水的存在,表面极可能覆盖着深厚的水体,它也成为首个太阳系外“海洋行星”最有力的候选者。

太阳系内的“宜居”星球

对科学家而言,“潜在宜居”行星是那种可以维持生命存在,但不一定能让人类生存的星球。其中,液态水和大气是两个最重要的因素。事实上,即便不走出太阳系,也可能发现适宜生命繁衍的星球。

相较于遥远的外星系,太阳系内的其他星球大都能够直接观测甚至派探测器登陆。多年来一直被寄予厚望的是太阳系中与地球最接近的行星——火星。虽然“好奇号”火星车发回的火星地表影像显示一片荒芜,但很多地理学特征暗示着液态水曾经在火星表面流动,有科学家猜测液态水乃至微生物很可能存在于火星表面以下。当然如今这颗红色星球依然很难让人将其和充满活力的地球联系起来,诸多证据表明远古时期的火星或许更适宜生命生存。

与火星相比,太阳系的其他行星显得更加死寂,但是土星和木星拥有的卫星中却可能暗藏生机。

土卫二是土星第6大卫星,直径仅500千米(月球直径为3400千米),但它被称为太阳系最有可能孕育生命的卫星,这是因为其表面具有适宜的温度,很可能存在液态水和简单的有机分子。科学家猜测土卫二的冰冷表面99%是由冰水物质构成,其表面之下很可能存在着液态水。2005年,“卡西尼”太空探测器飞越土卫二时的勘测资料显示其表面存在着碳、氢、氮和氧气,这些有机物质被认为是孕育生命的必要元素。2008年,科学家观测到了从土卫二表面喷出的水蒸气,这进一步证实土卫二上存在液态水。此外,土卫二还具有一个沸腾的熔化岩石内核,能够为孕育生命体提供适宜的环境温度。

土星最大的一颗卫星——土卫六也被科学家猜测可能存在着生命体,这是由于土卫六具有厚密的大气层,含有大量标志着有机物存在的化合物。比如:土卫六大气中富含甲烷气体——在地球上,生命体持续需要补充甲烷气体,而在其他星体上甲烷气体都通常被太阳光摧毁。同样因为寒冷,如果存在液态水,它们应该是存在于土卫六冰冻表面之下。

类似的卫星还有木卫二,这颗比月亮稍小一些的卫星存在着水和火山活动性。虽然其表面处于冰冻状态,但有科学家猜测其表面之下是液态海洋。木卫二表面上的火山活跃性提供了生命存在的热量,这一点如同有机物所必要的化学物质一样重要,科学家认为微生物很可能存活于木卫二热液口附近,这一特征就如同地球深海中类似的热液环境,即便终年见不到一丝阳光,也能有繁盛的生物圈。

但要了解这些有着冰冻表面的卫星是否已经孕育出生命,最好的办法是借助携带有能穿透冰层雷达或钻探机器人的探测器登陆,而实际勘测可能异常艰巨,因为它们厚厚的表面冰层厚度可达到20千米。(本文来源:国际先驱导报 作者:谢来) 责任编辑:NN093

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