TESS發現地球大小的系外行星，是否具備良好的生命寄存潛力？

作者：文/虞子期

根據科學報告顯示，NASA的行星獵手TESS（過境系外行星測量衛星）發現了一顆地球大小的系外行星HD 21749c。在這顆行星的附近，同時還有一個「海王星」大小左右的行星，這位正是它的「兄弟」HD 21749b，圍繞著恆星HD 21749（與地球之間的距離為53光年）旋轉。這標誌著推出的TESS，再次為行星的探索帶來了不一樣的改變，這項新的研究已在「天體物理學雜誌快報」上發表。

尋找可能適合居住的另一個世界

尋找天空中恆星周圍（最亮且最近）的行星是TESS的目標，已於2018年4月在SpaceX Falcon 9火箭頂上飆升到了地球軌道。當從太空船的角度穿過主星時，會發生微小的亮度下降，這項工作涉及到尋找外星世界。開普勒太空望遠鏡所使用的也是「過境方法」，它所取得的效果舉世矚目，目前所發現的4000顆系外行星中有70%都是它的功勞。但NASA表示，TESS的發現總數最終將會超越開普勒的探索歷史。

NASA將於2021年發射詹姆斯韋伯太空望遠鏡，用於詳細研究系外行星的大氣層，探尋可能存在生命跡象的氣體。所以，天文學家們希望這樣的儀器可以和TESS一起協同工作，去尋找那些可能適合生命居住的世界。就目前的研究而言，新發現的這個地球一般大小的HD 21749c並不具備良好生命寄存潛力。它的一個軌道需要7.8個地球日才得以完成，非常精密地圍繞著它的主星旋轉，我們可以以此推論出這個星球可能會很熱。因為HD 21749c並不是一個微小的星球，它的質量達到了太陽的80%左右，並且是昏暗的紅矮星。

攝譜儀數據確定系外行星的質量

天文學家們通過TESS的數據發現，在這個運輸過程中，很多恆星盤被阻擋，但相反卻讓研究人員們對世界的大小有了概念。如果想要確定系外行星的質量，則需要藉助其他儀器的數據，尤其是基於地面的光譜儀，因為它可以測量這個世界對其主星所產生的引力拖拽到底有多大。這樣的方式被天文學家們稱為「徑向速度」，這個方法同時也被運用於行星的發現。

該研究小組對各種攝譜儀的數據都進行了收集，這其中便包括Magellan II望遠鏡（Las Campanas天文台，位於智利卡內基）上的PFS（行星探測器光譜儀）儀器，它的作用就是確定新發現的這個海王星的質量。系外行星HD 21749b的大小達到了地球的23倍，寬度是2.7倍。通過這些具體的數字，天文學家們推斷出HD 21749b並不是岩石，而是充滿了氣體。同時，它也並不像我們太陽系這樣，如天王星和海王星中最接近部分的那樣看似「浮腫」。

HD 21749b的軌道周期達到了36個地球日，參與研究的天文學家表示，這個數字也是所有TESS行星中最長的一個（迄今為止）。早在1月的時候，研究人員們就對HD 21749b和它較小鄰居的某些信息進行了暗示，比如：系外行星表面的溫度可能徘徊在150攝氏度，即300華氏度左右。但是，新出現的鄰居HD 21749c，它的質量很難確定，只是看上去和地球一般大小。

將HD 21749c與地球進行比較

DTM的Sharon Wang是該研究報告的共同作者，他表示想要測量這樣一顆較小行星的成分和準確質量是具有極高挑戰性的，需要將HD 21749c和我們的地球進行比較，這是非常重要又具有可行性的一個切入點。即使目前沒有證據顯示HD 21749c適合類似地球的生活，但TESS卻發現其他星球很可能適合這種方法。

黛安娜·德拉戈米爾是研究的主要作者，同時也是麻省理工學院卡夫利天體物理與空間研究所的博士後研究員。他表示預計將會發現幾十個地球大小的行星，它們是非常接近，並且非常明亮的恆星。HD 21749c的發現為天文學家們找到更小的行星設定了路徑（更小的恆星周圍），而這些行星中便很可能存在適合居住的星球。

系外行星世界的神秘探索歷程

有一顆繞著恆星Coku Tau 4（距離我們420光年）運行的系外行星，被認為是目前為止發現的最年輕的一顆（不到100萬年），天文學家們是從塵埃盤中的一個巨洞推斷出它的存在。這個洞達到了地球繞太陽運行軌道的十倍之大。在系外行星這個世界，尺寸和軌道都是各種各樣的。比如：靠近母星的巨大行星。系外行星的存在被確認，時間是直到20世紀90年代，因為我們的太陽和其他星體的旋轉速度相對較慢。

1995年，第一個繞太陽像恆星一樣運行的世界51 Pegasi b被確認 ，它的質量約等於一個木星，但它的太陽卻比地球的太陽高出20倍；1988年，加拿大科學家在Gamma Cephei發現了一顆和太陽系其他行星不同的行星，它的大小和木星相當，但是它的軌道卻比後者小很多。最早一批被發現的系外行星都有一個共同點，都是木星大小相當（部分更大）的氣體巨星，並且它們都只在自己母星附近的軌道運行。天文學家們正是應用徑向速度技術來測量恆星的「搖擺」程度。

TESS任務如何從概念變為現實

TESS將狩獵系外行星的照片和捕獲外星球作為自己的任務目標，它配備了4個極度敏感的攝像頭，可以探測到行星穿過主星面部時所引發的亮度變化。TESS從發射到最終任務有設定好的軌跡，比如定向循環，飛躍的最終軌跡，最後的軌道。在此之前，這些是沒有航天器使用過的。工程師Chad Mendelsohn，Trevor Williams和Don Dichmann,為TESS獨特且高度穩定的軌道制定提供了幫助。

通過分包商和合作夥伴的配合，TESS任務變為現實。技術人員們穿著無塵室服裝移動TESS太空船，並且在佛羅里達州美國宇航局肯尼迪航天中心有效載荷危險服務設施（PHSF）內的試驗台上被固定。衛星在PHSF內部處理好準備升空，然後於2018年4月16日從制定火箭上進行任務的開始，成千上萬的新世界等著TESS去發現。

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