这张艺术家的概念图显示了Kepler-35A和B双星系统周围由水覆盖的假想行星。
图片来源: NASA/JPL-Caltech
《星球大战》中天行者Luke的故乡塔图因（Tatooine）双日临空，看上去像一个炎热的，被沙裹挟的荒漠世界。在真实的世界里，得益于诸如NASA的开普勒太空望远镜（Kepler space telescope）等观测仪器，我们发现，尽管迄今为止在双星系统周围发现的行星体型巨大，且呈气态，但是双星系统的确能够支持行星。科学家们不禁思考：如果一颗地球般大小的行星绕两颗恒星运行，那么它是否可以维持生命？
结果发现，如果离两颗恒星的距离适当，这样的行星可能是相当宜居的，甚至未必有沙漠。根据《自然通讯》（ Nature Communications）发表的一项新的研究，如果距离两颗如太阳一般的寄主星在特定的范围内，由水覆盖的行星将适合居住并能长期保持水分。
“这意味着，尽管我们研究的这种双星系统中假想行星接收的星光量千变万化——，但这种双星系统仍是群集宜居行星的优秀候选者，”新泽西州的普林斯顿大学和德国汉堡的马克斯普朗克气象学研究所（Max Planck Institute of Meteorology）副研究学者Max Popp说。
Popp和Siegfried Eggl建立了Kepler-35系统中的行星模型，后者是加州理工学院（Caltech）的博士后，目前在加州帕萨迪纳市NASA喷气推进实验室（Jet Propulsion Laboratory，JPL）进行研究。实际上,Kepler-35双星系中有一颗为Kepler-35b的巨行星，大小大约是地球的八倍，轨道运行周期为131.5个地球日。在他们的研究中，研究员忽略了该行星的重力影响，并且在Kepler-35A 和B星周围增加了一颗假想被水覆盖的地球般大小的行星。当行星绕围绕寄主星的轨道周期在341和380天之间时，他们检测了这颗行星的气候情况。
“搜寻潜在的宜居行星需要艰苦卓越的努力，这个事实激励着我们的研究，所以事先知道方向是件好事，”Eggl说。“我们证明了双星系统是值得深究的目标。”
在外行星研究中，如果一颗类地行星与恒星的距离范围使其表面上能够具有液态水，那么这片区域就是科学家所谓的“宜居地带”。在我们假设的这种情形下，因为两颗恒星绕彼此运行，可居住地带取决于两颗星与质心的距离。更复杂的是，在两颗星周围的行星并非以圆形轨道运行；相反，它的轨道会因为两颗恒星的引力相互作用而摆动。
Popp和Eggl发现，Kepler-35双星系统的宜居地带的远边缘上，假想被水覆盖的行星表面温度的变化幅度很大。因为这样冷的行星在其大气中仅有小量水蒸气，因此在一年当中全球平均表面温度会上下波动高达华氏3.6度（摄氏2度）。
“这类似于地球上，沙漠般干旱的气候中我们经历的巨大昼夜温差，”Eggl说。“空气中水蒸汽的量有很大影响。”
但是，在离两颗恒星更近的地方，靠近居地带的内边缘处，同一行星上的全球平均表面温度几乎保持恒定。那是因为更多的水蒸气能保持在假想行星的大气中，为保持表面环境舒适起到缓冲作用。
与单星系统一样，在双星系统中如果一颗行星与两颗恒星的距离超过了宜居地带的外边缘，就会以完全由冰覆盖的所谓“雪球”形态告终。如果比宜居地带的内边缘更近，大气将行星隔绝得太过分，就会产生失控的温室效应并且将行星转变为不适合生命的世界，就像金星一样。
该研究的气候模型还有另一特征，即相较于地球，双星周围被水覆盖的行星上空云层覆盖较少。这将意味着，在这奇妙世界上不仅可以看到双日落，而且天空还非常晴朗清澈。
NASA的行星探寻开普勒望远镜由位于硅谷的NASA的阿姆斯研究中心（Ames Research Center）负责。帕萨迪纳加州理工学院下属的JPL负责开普勒任务的开发。
（作者：Elizabeth Landau 译者 Yanni 校对：王索）
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