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星际殖民新希望!富含“生命之源”的系外行星数量远超我们想象

2018-08-21 11:01:53 来源: 前瞻网 作者:
摘要:
(图片来源于Value Walk)
一直以来,寻找一颗与地球物质结构类似的星球,作为地球“末日”后的新家园,是天文学界的最高目标之一。至今为止,对于人类的

系外行星

(图片来源于Value Walk)

一直以来,寻找一颗与地球物质结构类似的星球,作为地球“末日”后的新家园,是天文学界的最高目标之一。至今为止,对于人类的观测技术而言,宇宙仍是浩瀚无垠,找寻某个特殊星球依然如大海捞针。幸而,科学家们近日发现,在太阳系以外,富含水的星球远比我们之前想象的多。

1992年,人类首次发现并不围绕太阳公转的行星。这类围绕各自宿主恒星运行的系外行星,引发了人们对这些构成,以及它们是否适合生命——当然是我们所理解的生命——存在的争论。近来,开普勒太空望远镜传来的最新数据表明,在此前发现的许多系外行星中,有不少可能含有多达50%的水,而存在液态水,被科学家认为是生命存在的前提。以重量衡量,地球的含水量只有0.02%,还不及这些系外行星。

项目首席研究员、哈佛大学博士李增(音)在会议上说:“突然知道宇宙中有这么多“水世界”,是一个巨大的惊喜。”

为了确认什么样的星球可能存在生命,科学家从太空望远镜传来的数据中,筛选了4000颗候选星。经过研究,他们将行星分成了2类:一种是半径约为地球1.5倍的星球,另一种的平均半径则为地球2.5倍。国际科学家小组分析了这些系外行星,比较了它们的质量,以及盖亚卫星测量的半径,最终建立了一个研究富含大量水的系外行星的模型。

“我们研究了(系外行星)质量与半径的关系,并建立了一个相对合理的模型,”李增说。“模型表明,那些半径在地球1.5倍左右的系外行星,往往由岩石组成(质量通常是地球5倍),而半径为地球2.5倍的(质量为地球质量的10倍)的行星,则有可能是一个‘水世界’。”

不过,这个“水世界”和人们想象的有所不同。

“这些是水,但并不是地球上常见的水,”李增补充说,“它们的表面温度预计高达200-500℃,因此面上应该是被水蒸气笼罩,下方才会凝结成液态水。而再往深处走,我们会发现,这些水在到达固体岩石核之前,变成了高压冰。这个模型的美妙之处在于,它对于这些行星的已知事实,有着很强的解释力。”

项目人员补充解释道,根据他们收集的数据,在已知所有体积比地球大的系外行星中,约35%含有水。甚至于,这些水可能构成类似于木星、土星、天王星和海王星这样的巨行星的核心。

当然,这只是根据初步数据得到的结论,想要进一步探索这些系外行星,还要等美国“苔丝”卫星(Transiting Exoplanet Survey Satellite,TESS)上天执行任务。另外,跳票多年的韦伯太空望远镜,一旦上天,也将给系外行星观测人员提供大量数据。苔丝任务副科学主任、麻省理工学院行星科学教授西格尔(Sara Seager)希望,未来的系外行星大气——厚蒸汽大气——观测能够支持或反驳当前的发现。

正如前文所说,富含水只是一个行星出现生命的前提,想要居住,还需满足更高标准。当然,也并不一定需要达到地球这样完美的程度。大致来说,这些行星和宿主恒星之间需要维持一个适当的距离。以地球为例,地球离太阳不近,因而被过多热量和辐射烤糊,但也不太远,不至于冷得难以生存。

此外,行星还需具备岩石表面,像木星、土星和天王星等等气态行星,就没有存在生命的可能;行星还需要足够的体积,以容纳一个“熔融核心”。地球有地核,一方面可以利用地热为表层提供热量,另一方面,它会将所有沉积物融化后送到地表,循环使用;这类行星需要有特殊的大气,防止二氧化碳和其他气体逃逸。这样的大气层既能使星球保持温暖,又能防止辐射。

最后一点是,这些行星的周围需要存在一些巨行星,用自己的引力,将威胁行星的天体——比如陨石——吸引过去。

在当前的观测范围内,天体生物学家认为,太空中应有约500个符合条件行星。即便如此,科学家仍然很难说这些行星上是否有智慧生命。在相当长的时间内,地球上的生命都是以微生物状态存在。微生物在地球上已经存在了35亿年,而地球上最早的岩石大约在38亿年前形成。

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