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超级太阳系或拥有7颗宜居带行星
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科学家:外星人的伪装术太先进

超级太阳系或拥有7颗宜居带行星

2020-10-11 08:39 主页 来源:未知
超级太阳系或拥有7颗宜居带行星





生命是宇宙的奇迹,它的出现不仅对星球的各个属性要求极高。到目前为止,不论是太阳系还是整个宇宙,人类都没有在地球以外的世界发现生命的痕迹。
 
 
不仅如此,生命的出现,还带有一定的偶然因素。比如在太阳系,虽然孕育生命的行星只有地球,但这绝不意味着只有地球适合生物存在。我们在寻找地外生命的时候,参考的一个最重要指标就是宜居带。
 
“暧昧的”宜居带
尽管宜居带的概念还没有一个明确的定义,但是它必须满足一些公认的要求:距离恒星不能太远也不能太近,以保证表面温度适宜,能够存在液态水;受到宿主恒星的辐射不能太强,给表面的生物提供一个安全的生存环境……
 
 
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(图片说明:金星、地球和火星都曾经拥有宜居的环境)
 
仅仅在太阳系内,就有三颗行星位于宜居带内:金星,地球和火星。遗憾的是,虽然位于宜居带内,但金星和火星自己不争气,金星表面几乎就是我们心中地狱的模样,而火星则有望成为人类的下一个家园,但是凭借它自己的能力想孕育生命还有些困难,或许在几亿年前,它的表面环境还有望勉强孕育一些微生物。
 
对于太阳系的行星来说,我们还能通过探测器来实际观察其表面环境,甚至带回岩石样本检测生命迹象。而对于系外行星,我们不可能直接观测它们是否有生命存在。因此,宜居带的概念也就显得更加重要。
 
太阳系“弱爆了”
 
最近的一项研究表明:在宇宙中的其他恒星系中,宜居带行星数量可能比太阳系还要多。如果条件足够合适,甚至一颗恒星周围就有7颗宜居带内的行星,比太阳系多了一倍还不止!
 
这个推测来自于加州大学河滨分校的天体生物学教授Stephen Kane,他和来自于加州大学伯克利分校、SETI研究所的卡尔·萨根宇宙生命研究中心等8个高校、机构的同事们共同进行了这次研究。
 
Kane在这项研究中,重点参考了他一直深入研究的恒星——TRAPPIST-1。TRAPPIST-1是科学家在1999年发现的恒星,距离我们约39.13光年,半径仅有太阳的1/8,表面温度也只有太阳的一半。当时谁也没想到,这颗恒星居然如此特别。
 
 
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截至2017年2月,科学家已经在它的周围发现了7颗系外行星,使它成为了目前已知拥有行星第三多的恒星,仅次于太阳和开普勒-90。更惊人的是,这7颗行星都是和地球一样的岩石行星,而且至少有3颗位于宜居带内,拥有着孕育生命的基本条件,分别是TRAPPIST-1e、f和g。
 
尤其是在发现了其他红矮星周围的大量岩石行星后,科学家们不禁陷入了沉思:一颗恒星周围到底能容纳多少颗宜居的行星?
 
超级太阳系
为了回答这个问题,Kane等人利用计算机创建了一个模型,并利用这个模型系统对各种光谱类型的恒星及其周围不同尺寸、轨道的行星进行了推演。
 
 
(图片说明:蓝色恒星代表着更高的温度)
 
恒星的分类是最先需要考虑的问题,因为年轻的恒星更加巨大、亮度和温度也更高,所以宜居带距离恒星也更远一些;相反,那些年龄比较大的恒星,温度相对低一些,所以宜居带相对更靠近恒星。
 
此外,他们还考虑了天体之间的引力作用,参考了每一颗行星在长达数百万年时间里的轨道变化和相互影响。
 
结果显示,光谱上分类为O型、B型或者A型的恒星,也就是呈现出蓝色、白色的高温恒星,拥有着更宽广的宜居带,最多甚至可以容纳7颗宜居行星,比太阳系多了一倍还不止。而在和太阳类似或者更低温的恒星,也就是分类为G型、K型和M型的恒星中,宜居带内最多可以容纳6颗恒星,我们的太阳也只是中下游的水平。
 
 
(图片说明:科学家对不同恒星宜居带范围的描述)
 
这个结果可以说是非常令人震惊的,我们始终认为太阳系和地球都是得天独厚的,因此才孕育了生命。但或许,就像天文学上有超级地球的说法一样,宇宙中还有“超级太阳系”。更惊人的是,以前所谓的超级地球是超级像地球,但或许宇宙中真的有那种超越了地球的宜居行星存在,而我们只是“普通地球”。换句话说,地外生物甚至是地外文明,出现的可能性或许超过了我们的想象。
 
这两种最多的情况,都有一个重要的前提:引力的稳定性。虽然严格意义上说,行星的轨道都是椭圆形,但偏心率越低,彼此相遇甚至碰撞的概率也就更低,这可以为生命的孕育提供更稳定的环境。尤其是,如果我们真的希望看到最好的情况,那么这6颗或者7颗行星一定在有限的宜居带范围内十分拥挤,碰撞概率大幅增加,这对于它们的稳定轨道提出了更高的要求。
 
 
(图片说明:木星的强大对太阳系其他行星的影响极其巨大)
 
因此,这些行星的体积越小越好。也就是说,对于两种光谱恒星的最佳条件是:不可以有木星这样的气体巨星存在。
 
有趣的是,正是这个条件,让一颗目前还没有发现任何系外行星的恒星进入了他们的视线。
 
0发现,却备受关注
Beta Canum Venaticorum(简称Beta CVn)是一颗距离我们大约27.5光年的恒星,光谱分类为G,和我们的太阳一样。Kane和他的同事们是这颗恒星的发现者,却没有在这里发现任何系外行星。对于这个情况,他们反而十分兴奋:这意味着Beta CVn很有可能并没有巨大的行星,只是有一些难以观测到的较小的行星。
 
 
根据我们上面的介绍,Beta CVn的宜居带内也有可能拥有大量的宜居行星,并且轨道相对稳定,因此被Kane等人看作是寻找地外生命的最佳候选者之一。
 
Kane的团队相信,宇宙中还有大量类似的恒星,不仅没有气体巨星,而且还坐拥大量位于宜居带的岩石星球,这大大提升了地外生命出现的概率。他们希望,下一代望远镜能够更多地观测这种暂时还没有发现行星的恒星,找到那里的类地行星。甚至它们可以凭借更加先进的光谱设备,直接检测到这些行星的化学成分,从而推测它们到底有多宜居。
 
 
(图片说明:比邻星是距离太阳最近的恒星,同样没发现有气体巨星,并且已经有一颗类地行星比邻星b被发现)
 
Kane指出:这样的研究并不仅仅是在太阳系以外寻找生命那么简单,还可以从侧面反映地球的历史。我们可以通过对这些宜居带行星的观测,了解地球是如何从最初的荒芜一点点变得宜居的,甚至可以推测未来可能出现的变化。
 
生物是宇宙的奇迹,但也代表着宇宙的奥秘。我们追寻地外生命的脚步不会停止,这也是我们了解这个宇宙的必经之路。也许地外生命甚至是文明真的像Kane等人推测的一样广泛存在又或者地球真的那么独一无二。不论是哪种情况,我们都渴望问出最简单也最复杂的问题:为什么?
 
 
这个问题被解答的一天,也将是我们真正理解宇宙的那一天。