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36光年外!超级地球拥有环境宜居,会有生命吗?

宇宙中到底有没有其他的生命?这个问题,至今我们得不到一个肯定的回答,但科学家们仍然坚信这一点,并不断地寻找着。

想要找到地外生命,首先要找到宜居的行星。最近,天文学家在宇宙中又找到一颗超级地球,而且它距离我们确实非常近。

在距离我们大约36.5光年的位置上,有一颗恒星,名字叫做Ross 508。这是一颗红矮星,也就是宇宙中最小的一类恒星,比我们的太阳要小得多。Ross 508的质量仅有太阳的18%左右,比距离太阳系最近的比邻星略大一点。由于它太小太暗,所以尽管距离地球不算太远,但我们在地表是无法用肉眼直接看到它的(比邻星也是如此)。

即便如此,它在今天仍然引起了天文学家的关注,因为它的周围有一颗行星被发现了。

发现这颗行星的,是日本国家天文台(NAOJ)建设于夏威夷的斯巴鲁望远镜,这台望远镜口径达8.2米,建造地点也是世界上最适宜天文观测的地点之一——夏威夷毛纳基山的山顶,因此获得了强大的观测能力,从而发现了这颗行星。

根据天文学家的计算,Ross 508 b的质量大约是地球的4倍。在太阳系内,比地球大的行星中最轻的天王星也有地球质量的15倍,而且是气体行星,所以天文学家也不知道4倍地球质量的行星应该是固体行星还是气体行星,但他们倾向于认为这是一颗固体行星,也就是类地行星。

Ross 508 b的公转周期仅有10.75天,是地球的3%左右,这意味着它和宿主恒星之间的距离远比日地距离要小。考虑到Ross 508比太阳冷得多,表面温度仅3071K,这颗行星在这么近的距离下非但不会非常酷热,反而处在了它的宜居带内。

所谓的宜居带,指的就是行星在这个距离下,能够让水以液态的形式存在,这一点尤为关键。尽管我们目前仍然不能确定地外生命需要哪些条件才能够出现并延续下去,但液态水基本上是科学家们的共识。如果没有水,或者水不能以液态的形式存在,许多生化反应就无法进行,生命就无法出现。

当然了,处于宜居带内不能说明这里一定有液态水或者生命,火星就位于太阳系的宜居带内,不过它只有很少的液态水,而且没有任何生命的痕迹。但在我们无法直接证明液态水存在与否的情况下,首先确定系外行星是否处于宜居带内就尤为关键了。

这就是人类目前遭遇到的尴尬,因为目前最容易被我们发现的系外行星,普遍是最大、距离宿主恒星最近的行星。因此,已经被发现的系外行星普遍是气体行星,它们没有固体表面,无法让生命稳定生存。而且,距离宿主恒星太近会导致温度极高,有些行星表面温度甚至超过了3000℃,根本不可能孕育生命。

正因如此,发现一颗质量较小的岩石行星,甚至还是处于宜居带内的超级地球,就更显得珍贵了。

为什么会这样呢?这就要说到系外行星的发现手段了。

我们一共介绍过7种寻找系外行星的方法,其中有2种最常被使用,一个是凌日法,一个是径向速度法。

美国宇航局著名的凌日系外行星勘测卫星(TESS)和开普勒太空望远镜(Kepler),都是利用凌日法寻找系外行星的设备。它们的工作就是观测某颗恒星,然后检测其亮度是否存在规律性的下降。如果有的话,很有可能就是系外行星运行到宿主恒星和地球之间导致部分光线被遮蔽。

截至本次研究论文写作的时候,人类发现的五千颗系外行星中有3858颗都是通过凌日法发现的。

所谓的径向速度法,其本质上是多普勒效应的表现。行星在围绕恒星公转的时候,会凭借其引力拖动恒星发生摆动。尽管行星比恒星小得多,但这种摆动也是比较明显的。以太阳系为例,木星的引力已经强大到足以将太阳系的质心拖出太阳表面以外几十万公里的地方!

恒星在摆动的过程中,其发出的光也会发生波长的变化,也就是发生红移或者蓝移。如果这种红移或蓝移的变化呈现周期性,那么就很有可能是来自于一颗系外行星。

和凌日法相比,径向速度法能够探测到距离宿主恒星更远、体积更小一点的系外行星,Ross 508 b就是利用这个方法发现的。

从2019年开始,由NAOJ领导的一个国际天文学家团队就开始利用斯巴鲁望远镜进行观测,他们希望通过识别红外和近红外波长的多普勒效应,从而发现红矮星周围的系外行星。天文学家Hiroki Harakawa介绍,Ross 508 b是这个项目中第一颗被发现的系外行星,Ross 508也是人类迄今为止利用径向速度法发现的拥有系外行星的最小、最暗的恒星之一。

尽管比太阳冷得多,但像Ross 508这样的红矮星有一个严重的问题,那就是辐射比太阳强得多。因此,红矮星周围的行星可能遭受着巨大的辐射,无法孕育生命。幸运的是,Ross 508 b的环境还不算太差,它承受的恒星辐射仅仅是地球获得太阳辐射的1.4倍。

那么,这颗超级地球上到底能不能孕育生命呢?

目前我们还无法下定论,因为谁也不知道它的环境是怎样的,有没有水。最近两个月,它已经运行到了宿主恒星和地球之间,天文学家能够在这个角度下对它进行光谱分析,判断它有没有大气层;如果有的话,大气内有什么成分,也是天文学家关注的焦点。

随着观测技术的不断提升,未来天文学家还将发现更多的岩石系外行星,其中宜居行星的数量也会越来越多。或许在某一天,我们真的能够找到一颗环境和地球相似的行星。至于银河系内到底有多少地外生命,恐怕短时间内都没有答案吧。

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