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    NASA重大发现!七颗类地行星或让人类不再孤独?

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    NASA重大发现!七颗类地行星或让人类不再孤独?

    TRAPPIST-1恒星系里有7颗与地球大小相似的行星。上图是俯瞰其中某颗行星的假想图。

    插图:M. KORNMESSER, SPACEENGINE.ORG/ESO

     

    撰文:Nadia Drake

     

      美国宇航局于当地时间周三宣布,最新发现的七颗岩态行星与地球大小相当,地表可能存在液态水。这一发现就意味着人类或有机会发现新生命的存在。

     

      该恒星名为TRAPPIST-1,距离地球39光年。此次发现的这七颗行星相距很近,甚至每隔一段时间就会出现在彼此的天空中,看上去有时候像微光的新月,有时候又像是两倍大的满月。

     

      这一研究成果发表在《自然》杂志上,论文合著者、剑桥大学的AmauryTriaud说:“那个场景一定美极了!”

     

      TRAPPIST-1星系里有七颗行星,和太阳系类似(太阳系中有八颗行星)属于行星数量最多的恒星系。该星系的存在表明,与地球大小相当的行星数量或远超人们的想象。

     

      目前来看,这个星系是研究地外生命的一个最佳选择:不仅行星与恒星大小近似且紧邻地球,人类似乎有望在这些行星的大气层中寻找到生命有机体。

     

      然而美国宇航局的Natalie Batalha却表示:“很多人对这一重大发现翘首以待,但是他们可能并不知道,寻找宜居带内行星这一任务的重点和关注面其实一直在变。而银河系中其实也有着许多与地球大小相当且气候温和的行星。因此眼下的重中之重是找到足够近的行星,深入研究其大气特征。”

     

    幸运七

     

      TRAPPIST-1这一名字似乎听起来并不陌生。科学家们早在一年前就借助放置于智利、摩洛哥、南非和其它许多地方的望远镜,发现了这颗恒星及其行星。研究团队在去年5月公开了至少存在三颗行星的证据,他们认为其中几颗为类地行星且适宜人类居住。此后麻省理工学院的Julien de Wit又在去年七月对其中两颗行星进行了描述,表明其浓密的大气层与地球和金星的大气层很相似。

     

      科学家们借助美国宇航局的斯皮策太空望远镜,不眠不休二十个日夜后终于发现并确认了TRAPPIST-1恒星周围存在更多行星。TRAPPIST-1恒星其实是颗红矮星,其质量约为太阳的8%,亮度仅为太阳的千分之一,是银河系中最常见的一种恒星。这颗恒星以红外线的形式将微弱的光芒照在七颗行星之上,虽然能感受到热量,但光线却难以凭借肉眼看见。

     

      但是通过斯皮策太空望远镜却可以观察到这些红外光,只需将望远镜对准这颗恒星就可发现一种有趣的现象:围绕恒星公转的行星从其前面经过时会遮挡住恒星的红外光,导致红外光周期性地减弱,研究人员通过观察这种周期性规律找到了七颗行星存在的证据。

     

      去年公布的发现中证实,有三颗行星与地球大小相近。随着科学家们进一步研究,他们惊喜的发现在去年公布的三颗行星中,有一颗竟然并非独自存在。

     

      最终恒星闪烁的红外光让这七颗行星出现在了人们的视野之中。

     

      加拿大蒙特利尔大学的Lauren Weiss说:“研究人员对六颗内行星的探测准确度很高,这样看来第七颗星星的存在也极有可能是真的。如果TRAPPIST-1能有这么多行星,那么或可推断还有更多拥有类似数量行星的小恒星。”

     

      科学家将这七颗行星按距地远近编号为TRAPPIST-1b、1c……1h。它们公转一圈的时间从1.5个地球日到约20个地球日不等,与恒星相距很近,甚至比水星与太阳的距离还近,就好像是挤在一起的一群姐妹。在引力的作用下,它们相互拖拽并拥挤着,因而望远镜所观测到的闪烁模式会产生轻微的延迟和扰动。

     

      科学家们根据这种扰动估算出了这些行星的近似质量。他们发现,这些行星不仅大小与地球相当,其质量也与地球甚为相似。因此这七颗行星极有可能属岩态行星,然而也有可能这些行星其实很小,只是外围包裹着一大圈大气层而已。

     

      尽管研究人员事先声明,对于行星TRAPPIST-1h的轨道运行目前尚不清楚,但是TRAPPIST-1e、TRAPPIST-1f、TRAPPIST-1g这三颗行星却恰好都位于宜居带里,因此其余的几颗行星很可能也属于宜居星。倘若其内部结构和大气层均条件适宜,那里的温度或能使得水流或水泊存在地表。

     

      科学家们在此之前一直将寻找类地行星的关注点放在与太阳类似的恒星上面。然而根据此前的种种发现以及最新的研究进展,科学家们认为类地行星或也可能出现在一些暗淡的恒星周围。这中推测让在银河系中估算类地行星数量的科学家们有了新的探索方向。

     

      “仅在如此小规模的观测样本中就能发现七颗行星,这一研究的观察人员十分幸运,而这也说明拥有四颗类地行星的恒星系可能非常普遍。”荷兰莱顿大学的IgnasSnellen评论说。

     

    寻找生命

     

      科学家们对排位第五的行星TRAPPIST-1f尤为着迷,因为这是最有可能存在生命的一颗行星。

     

      但是目前一切都还言之过早。

     

      首先,这个恒星系无论在大小上还是结构上都与木星及其四颗大卫星极其相似。木星的四颗大卫星一直都以同一面对着木星,倘若两者如此相似,那么恒星TRAPPIST-1的行星可能也会如此。这样一来,行星就会一半长年温和,另一半永久冰冷。

     

    NASA重大发现!七颗类地行星或让人类不再孤独?

    TRAPPIST-1星系与太阳系、木星及其卫星的对比。

    插图:O. FURTAK, ESO

     

      当然,这并不意味着该星球与生命进化彻底无缘(尤其是有大气层存在的情况下),但是这一过程将会困难重重,列日大学教授Michaël Gillon这样说道。 

     

      但是这些行星不仅与恒星的距离很近,彼此之间的距离也极小,这会干扰彼此的公转轨道。在重力作用下它们内部会收缩变热,与木星对其卫星的影响一般无二,这一过程被称作“潮汐加热”。正因如此,木卫二内部存在着一个全球性的液态海洋,木卫一成了太阳系里火山喷发最猛烈的星球。

     

      因此即便温度适宜,某些颗行星也可能与木卫一情况相似,而木卫一每隔2000年就会被火山喷发完全重塑一次地表。

     

      最重要的是,行星的地表温度很大程度上取决于行星自身的特征,大气层更是如此。以金星为例,它的大气层里有着几乎令人窒息的温室气体,这使其地表犹如炼狱。

     

      虽然情形并不乐观,科学家们依然坚持在TRAPPIST-1星系里寻找生命。哈勃太空望远镜始终为观测它们的外部大气层而工作着,美国宇航局的开普勒太空望远镜也从去年12月开始一直关注着该星系以求寻找更多行星,或更多地了解已知行星。

     

      在未来几年中,詹姆斯•韦伯太空望远镜将会进一步观测TRAPPIST-1恒星及其绕行行星。

     

      究竟该找寻何种形态的生命体?这是科学家们面临着的一大棘手难题。因为在红外光中演化出来的生命形式肯定与地球生命大不相同,它们甚至可能会为了生存而改变化合物的配比。

     

      Gillon说:“分子组合肯定与地球不同,毕竟那里的氧气不足。”

     

      然而单单观测到这些行星的大气层就已经是一次巨大的飞跃了,天文学家们还有机会。

     

      Triaud说:“如果生命真的能存在并释放出与我们地球上相似的气体,我们肯定会发现它的。”

     

    (译者:Mikegao)

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