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又現類地行星 移民外星有戲了?什麼是類地行星?

千龍科技綜合報道英國《自然》雜誌2日在官方網站刊登的一份研究報告顯示,一個比利時研究團隊首次發現了3顆圍繞一顆矮星公轉、且可能適宜人類居住的類地行星。

又現類地行星 移民外星有戲了?什麼是類地行星?


示意圖:三顆類地行星圍繞矮星(紅色星球)公轉。


自古以來,人類尋找下一個地球的努力與嘗試,未有停歇時。而隨著太空科技的發展,正有越來越多的星球進入候選的名單。


新聞事件:


有關研究刊登在英國科學雜誌《自然》中,科學家利用位於智利的60厘米望遠鏡TRAPPIST,追蹤數十顆矮恆星,它們的大小及熱度都不大,難以用光學望遠鏡觀察。

研究說,其中一顆超冷矮恆星名為TRAPPIST-1,距離地球約39光年,體積是太陽的八分之一,溫度比太陽低。


研究人員發現有至少3顆行星環繞TRAPPIST-1公轉,公轉期分別為1.5、2.4日,較遠的為4-73日。這3顆超冷矮星的大小和溫度,與地球及金星十分相似。


研究認為,鑒於它們的大小及與低強度恆星的距離,它們表面或有區域的溫度適宜生存及容許液態水出現。


負責領導此次研究的比利時列日大學天體物理學家吉隆(Michael Gillon)表示,這是第一次在太陽系以外,發現在星球上可能有生物的痕迹,而且體積與地球相似,是目前最有潛質可作移居的星球。參與研究的美國麻省理工學院博士威特表示:「這次發現有如天文科學界中頭獎。」


什麼是類地行星?

行星的一大類,包括地球、水星、金星、火星和冥王星。這類行星形狀略呈球形,體積和質量較類木行星小,平均密度和重岩石差不多。


類地行星是以硅酸鹽石作為主要成分的行星。它們跟類木行星有很大的分別,因為那些氣體行星主要是由氫、氦和水等組成,而不一定有固體的表面。類地行星的結構大致相同:一個主要是鐵的金屬中心,外層則被硅酸鹽地幔所包圍。它們的表面一般都有峽谷、隕石坑、山和火山。2015年1月6日,美國天文學家發表聲明稱,理論上講,確定了3至4顆和地球大小几乎相同,並且處於「適居帶」(Goldilocks Zone)的行星,這也就意味著上面有可能有液態水存在。

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可能適宜人類生存?

科學家說,待新一代太空望遠鏡發射升空後,他們將得以進一步觀測這些行星是否具備支持生命存在的條件。


【或宜居】


這3顆行星圍繞公轉的是顆「名副其實」的矮星,表面溫度僅為太陽溫度的一半,體積只有太陽的十分之一,比木星大一點,剛剛達到恆星的標準,距離太陽系不到40光年。


不過,與地球和太陽的距離相比,這3顆行星與矮星的距離要近許多,其中更靠里的兩顆接受的輻射量約是地球的4倍,公轉周期約為1.5天到2.4天;最靠外的一顆所受輻射量是地球的兩倍,公轉周期尚難判斷,估計在4.5天至73天之間。

科學家們根據這些信息推測,這3顆行星應該處在這顆矮星的宜居帶上,大小可能與地球類似,還可能存在水和大氣層,星球表面部分區域適宜生命存活。


只是,更靠里的兩顆行星可能與月球類似,永遠只有一面對著「太陽」,即一側永享光明、一側長眠黑夜。


【賭贏了!】


此前,不少科學家都熱衷於觀測與太陽大小接近或更大、更亮的恆星,期待能在它們的行星中找到宜居的類地行星,而這類「星光暗淡」的矮星往往不受待見。


然而,由於「大個頭」的恆星輻射太強以至於將周圍行星的特徵完全掩蓋,以人類目前的觀測技術難以捕捉,而不那麼「強勢」的矮星則更容易將附近的行星「暴露」出來。


比利時列日大學教授米歇爾·吉倫決定挑幾個矮星,帶領他的團隊試試運氣。最終,他們賭贏了


由於這些矮星用肉眼甚至一般天文望遠鏡都難以觀測到,吉倫和其他研究人員於是利用一架更為精密的天文望遠鏡,從去年12月起花62個夜晚觀測這些矮星的星光和亮度變化,其間還捕捉到了轉瞬即逝的「日食」。


研究團隊在報告中說,這次發現開闢了地外生命研究的新領域,未來研究前景廣闊。


「那種感覺就好像你突然發現身邊一位相識多年的老友竟然是王室成員,」項目參與者之一、專註研究矮星的美國天文學家亞當·布加斯說。


【剛起步】


不過,這一發現只是起步,後續研究還將持續數年。今後,科學家們將觀測這些行星上是否存在水和甲烷分子。


美國國家航空航天局計劃於2018年發射新一代太空望遠鏡「詹姆斯·韋伯」,屆時,科學家們將能夠分析這些行星是否存在大氣層以及大氣成分,以判斷這些星球與地球的相似程度。


至於向這些星球「移民」,短期內恐怕難以實現。以現有技術水平,人造航天器飛行40光年大約需要幾百萬年,差不多與類人猿進化到現代人的時間跨度相當。

又現類地行星 移民外星有戲了?什麼是類地行星?



移民外星有戲了?


星球「移民」尚需時日


向這些星球「移民」,短期內恐怕難以實現。以現有技術水平,人造航天器飛行40光年大約需要幾百萬年,差不多與類人猿進化到現代人的時間跨度相當。


盤點系外行星中最有可能的宜居星球

又現類地行星 移民外星有戲了?什麼是類地行星?



格利澤581行星系統與我們所在太陽系的比照圖


一、格利澤581g(Gliese 581g)


這個遍布岩石的星球,距離地球所在的太陽系僅僅20光年,其質量大概為地球的2倍到3倍。每30天或者更長一點時間,它便圍繞自己的恆星母星——紅矮星格利澤581運行一周。而在這個行星系統里,格利澤581g至少還有四個到五個行星鄰居(編號為格利澤581b至格利澤581g,其中「f」是未經證實的一個行星)。


研究人員認為,之所以將格利澤581g位列榜單之首,主要在於它的公轉軌道,或者說它與恆星母星之間的距離,恰好處在該恆星的「宜居地帶」——在這個距離上,水能夠以液態的形式存在,出現生命的可能性也最高。


不過,以上所說的一切,都是建立在格利澤581g確實存在的設定之上。因為自2010年9月被發現開始,天文學界關於這顆行星是否真實存在的爭論,從沒有停止。現在,格利澤581g的發現者們不僅獲得了行星宜居實驗室的支持,更藉助新的研究進展有力回擊了反對派的批評。


二、格利澤667Cc(Gliese667Cc)


格利澤581g的科研團隊,同樣也是格利澤667Cc的發現者。這顆於2012年2月被發現的行星,在距離太陽系22光年外的天蠍座中,圍繞著一顆紅矮星運行。


因其質量至少是地球的4.5倍,格利澤667Cc得到了「超級地球」的稱號,而它的公轉周期卻只有28天。值得一提的是,格利澤667Cc的恆星母星,實際上是一個三星系統,因而如果人類有機會登上該星,將會看到一幅壯麗而詭異的夜幕圖景。


三、開普勒-22b(Kepler-22b)


開普勒-22b的發現者是一架了不起的機器:美國國家航空航天局(NASA)專職用於發現行星的開普勒空間望遠鏡。儘管今年5月後由於反應輪故障已被迫停止了搜尋系外行星任務,但曾經光輝的履歷不會被抹去——自2009年3月發射升空以來,它已經成功地將2300多顆潛在的系外行星攬入視野。當然,只有其中一小部分的存在,目前能夠得到確認,大部分的記錄在天文研究者看來,可能還是有些理想主義。


2011年12月,開普勒-22b被宣布發現。該星的體積是地球的2.4倍。按照其產生的溫室氣體效應推算,它的地表溫度大約為72華氏度(22攝氏度)。其恆星母星位於天鵝座,整個系統距離太陽系有600光年的距離。


四、HD 85512b


它就是歐南天文台利用智利的高精度徑向速度行星搜索器(HARPS)發現的一顆系外類地行星,HD 85512b,堪稱格利澤667Cc之外的又一「超級地球」,其質量達到了地球的3.6倍。HD 85512b距離太陽系的距離約為35光年,位於船帆座。


HD 85512b與其他50多個系外行星,同時於2011年9月被HARPS攝譜儀所發現。據計算,HD 85512b的恆星母星只有太陽質量的三分之一,而HD 85512b的雲覆蓋率至少達到50%,說明其能夠將足夠能量反射到太空以防止表面過熱,溫度約為77華氏度(25攝氏度),而這意味著有很大可能存在液態的水。


五、格利澤581d(Gliese581d)


與自己的兄弟格利澤581g相比,格利澤581d的公轉軌道要大了許多。這顆質量約為地球7倍的行星,被發現於2007年。因其不利於生命存在低溫環境,許多學者對其並不感冒。但是其大氣建模研究顯示,格利澤581d或許並非如想像中那樣荒涼——受溫室效應的「加熱」,格利澤581d也有著支持生命存在的條件——當然,若要最終確定這種可能性,科學家們還需要更加直接地對其大氣進行研究。而這也對先進望遠鏡的技術發展,提出了全新的要求。


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