苦苦尋找的外星生命，或許會存在於地外行星的衛星上！
原作者：ELIZABETH HOWELL
當一些科學家還在搜尋太陽系之外的宜居行星時，另外的一些研究人員正在想盡辦法解決一個類似的問題，試圖尋找這些行星周圍的衛星。這些所謂的地外衛星至今還沒有發現，估計還需要至少十年或者更多的時間才有可能探測到。
在新近的一篇科研文章中，研究人員理論推測火星大小的衛星或許能夠存在於一個氣態巨行星的周圍，並且討論了液態水在衛星表面存在的可能性。
2015年，在美國宇航局利用哈勃望遠鏡對這個衛星的大氣極光現象進行觀測之後，確認了衛星格尼梅德上存在著一個液態的海洋。
對於這種理論上討論的火星大小的地外行星，整體圖像上並不是很清楚。研究人員考慮了衛星的能量來源，比如恆星輻射（這個根據到恆星的距離變化而變化），從木星尺寸行星發射到衛星上的輻射，行星自身的熱輻射照射到衛星上，還有衛星內部的潮汐加熱（因為行星對於衛星不斷變化的引力，導致衛星內部的潮汐加熱。當衛星的軌道是一個橢圓時，這個效應最為明顯，就像木星的火山衛星Io所具有的那樣）。
文章的合作者Rene Heller 在郵件中提到，「如果衛星內部是處於融化狀態的話，潮汐加熱率將會降低，這是因為岩漿能夠產生一種內在的負反饋效應，從而導致加熱效應關閉，衛星內部也因此而冷卻下來。這被稱為「潮汐調溫效應」（tidal thermostat effect）。」Heller目前是德國普朗克太陽系研究所(Max Planck Institute for Solar System Research)的天體物理學家。
他補充說，「我們第一次研究了衛星的所有加熱能源的相互作用，並且研究了它們隨著距離的變化。」實際上，我們還考慮了兩種可能的母星類型：類太陽恆星和一個紅矮星（M類型的矮星）。
對於一個類太陽恆星，研究人員發現存在於一個氣態巨行星周圍的任何衛星，只要它們距離中心母星大於3個天文單位（一個天文單位是太陽到地球之間的距離），那麼這些衛星將會得到足夠的能量阻止潮汐調溫效應的發生。但是如果衛星表面揮發性極強的話，就會像我們在衛星Io上所看到的，地外衛星表面就會產生整體的火山噴發現象。
Heller說這種情況對於生命體是非常「危險」的。
他在郵件中寫道，「儘管表面或許會有很多的液態水，但是表面同時也布滿了摧毀力極強的火山。但是無論如何，如果潮汐加熱量合適的話，我們證明這些衛星還是有可能適合於居住的，並且我們還證明了衛星需要距離行星有多遠。」
M型的矮星通常是地外行星搜尋所選定的目標，因為它們小一些和暗一些，從而當行星從它們表明經過的時候，更加容易被觀測到，或者說更容易觀測到行星對於中心母星的引力效應。但是對於地外衛星而言，這些系統當中的宜居區看起來是什麼樣的，我們現在還不是很清楚。Heller說，「在恆星宜居區的最內區，衛星不可能是穩定的。」
我們太陽系內潮汐加熱天體的最好例子都是衛星：木星兩個衛星Io和Europa，以及土星的Enceladus。儘管有很強的證據表明Europa和Enceladus的結冰表面之下有著海洋，Heller他們的研究更偏向於衛星表面的可居住性。一個更好的類比或許是土星的衛星Titan，它具有一個更為溫暖的表面。Titan具有一個很厚的橘黃色大氣，以及液態的碳氫化合物構成的湖。
Heller說，「因為觀測的選擇效應（傾向於低質量行星周圍的大衛星），所以我認為第一個地外衛星應該不會是類似於我們太陽系的任何衛星。」
「有可能是類地行星周圍一個類似火星的衛星，或者類似海王星周圍的一個類地衛星，而且到中心母星的距離和水星到太陽的距離差不多，保證足夠近，從而我們能夠通過凌星的方式發現它。最開始的時候，有可能會發現一些非常令人難以置信的系統，比如一個脈衝星或者熱木星周圍的行星衛星系統。我現在真的很想知道這個天體將看起來會是什麼樣的。」
Heller提到，在接下來的10年間，儘管會有好幾個新的行星搜尋望遠鏡加入，但是這些對於搜尋地外衛星並沒有優化，所以找到地外衛星還是比較困難。搜尋地外衛星的資金風險很高，所得到回報也非常不確定，這就意味著在這個項目在天文圈內的優先順序依舊很低。
Heller提到，韋伯空間望遠鏡是一個多用途的空間項目，將於2018年發射，目前計劃將僅僅觀測有限的一些地外行星，所以發現地外衛星的概率很低。一個叫做TESS(Transiting Exoplanet Survey Satellite)的衛星也將於明年發射，它將僅僅觀測周期非常短的凌星行星。Heller說，「這些行星距離中心的母星是如此之近，在恆星引力的擾動之下，這些行星會很快地將周圍的衛星拋射出去。」
其它發現地外衛星的更大機會將來自於歐洲極大望遠鏡（European Extremely Large Telescope），目前正在建設當中，或者一個叫做CHEOPS的地外行星探測衛星，這個衛星是另外一個歐洲的空間望遠鏡項目。
Heller說道，「我知道來自於CHEOPS科學隊伍的一些人在積極地想著一些策略，希望能夠發現那些運行在較寬軌道上凌星行星周圍的衛星」。他也補充說探測的「終極武器」將很可能是一個叫做PLATO的衛星，將於2024年左右發射。類似於開普勒空間望遠鏡，它將專註於地外行星的搜索，但不同的是它僅僅針對於一些較亮恆星周圍的行星。
譯者：國家天文台研究員 青年科學家苟利軍、《星際穿越》中文譯者
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