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科学家说,地球的成分在宇宙非常普遍

2019-05-06 09:16 主页 来源:未知
科学家说,地球的成分在宇宙非常普遍

天文学家们发现,一些行星系统的基本构造块与地球的元素非常相似,这对于在其他恒星系中寻找真正的类地球行星是有帮助的。

白矮星被碎片盘和行星体包围的概念图。这类系统被发现含有与我们太阳系相同的元素。到目前为止,已经发现了近4000颗围绕遥远恒星运行的系外行星。一个不可避免的问题是,这些行星和恒星系与我们的行星和太阳系有多相似,特别是与地球?它们的构成是相似的还是完全不同的?2018年8月15日在波士顿举行的戈德施密特会议上发表的一项新研究有助于阐明这一问题。事实证明,地球所由的“成分”是相当正常的,就像其他行星系统中的物质一样。科学家们测量了18个不同行星系统的组成,距离我们456光年。他们发现这些系统中行星的组成和地球的组成有很多相似之处。这并不意味着所有的行星都和地球一样,而是由与地球相同的基本物质组成,是就元素而言。正如夏威夷双子座天文台的Siyi Xu博士所解释的那样:我们在其他行星系统中观察到的大部分构成单元的组成与地球的组成大致相似。要直接检查这些遥远的物体是很困难的。由于涉及的距离很远,它们附近的恒星往往会淹没在电磁信号中,如光波或无线电波。所以我们需要研究其他的方法。

Xu博士的团队利用夏威夷凯克望远镜--世界上最大的光学和红外望远镜和哈勃太空望远镜的摄谱仪,研究了这些行星构成的“构建块”是如何影响来自白矮星的光线的。白矮星是一种小而密集的恒星,它们烧掉了大部分的氢和氦气体。白矮星的大气是由氢或氦组成的,这两种气体都能发出非常清晰的光谱信号。然而,当这颗恒星冷却后,它开始从围绕它运行的行星、小行星、彗星等中吸取物质,其中一些形成了尘埃盘,有点像土星的光环。当这种物质接近恒星时,它改变了我们对恒星的看法。这一变化是可测量的,因为它影响了恒星的光谱信号,并使我们能够识别白矮星周围物质的类型甚至数量。这些测量非常敏感,可以探测到像小行星一样小的天体。在这项研究中,我们集中在有尘埃盘的白矮星样本上。我们已经能够测量大多数这些恒星中的钙、镁和硅的含量,以及一些恒星中更多的元素。我们也可能在其中一个系统中发现了水,但是我们还没有量化它:在其中的一些世界里可能会有大量的水。例如,我们之前已经在170光年之外的牧夫座发现了一个恒星系统,它富含碳、氮和水,其组成类似于哈雷彗星的组成。但总体来说,它们的组成与地球非常相似。

碳是地球上最常见的元素之一,也是地球生命的组成部分。我们星球上发现的这个和其他元素现在也存在于其他恒星系中。这张图是一种碳分子,在银河系中很常见。这就意味着,构成地球的元素-化学元素-在其他行星系统中是很常见的。从我们所看到的,从这些元素的存在和比例来看,我们是正常的,非常正常的。这意味着我们可能会在银河系的其他地方发现类似地球的行星。这项工作仍在进行中,盖亚卫星最近公布的数据使这一领域发生了革命性的变化。到目前为止,盖亚卫星迄今为止已经对17亿颗恒星进行了特征描述。这意味着我们将更好地理解白矮星。我们希望能更精确地测定太阳系外行星物质的化学成分。

开普勒22b,一颗离我们910光年的超级地球系外行星。新的发现表明,实际上与地球相似的世界还有很多在那里等待着被发现。其他系外行星的外观也有很大的不同,从巨大的“热木星”到“超级地球”(比地球大,但比天王星或海王星小),还有小而多岩石的行星。如果这些行星的整体组成类似于我们的太阳系,特别是地球,正如证据所表明的那样,那么这是一个很好的迹象,表明真正类似地球的世界可能就在那里,等待着被发现。正如麻省理工学院行星科学教授、最近发射的外行星勘测卫星(TESS)任务的副科学主任萨拉·西格尔博士所说:令我惊讶的是,研究系外行星内部的最佳方法是行星被它们的白矮星主星分开和吸收。很高兴看到这一研究领域的进展,并有确凿的证据表明,具有类似地球成分的行星是常见的,这增强了我们的信心,即围绕着一颗非常接近的正常恒星的类似地球的行星正在那里等待着被发现。