行星獵人發現可能存在生命的世界

一顆新發現的“超級地球”距離我們僅20光年,似乎位於其主恆星的宜居帶


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經過十多年的望遠鏡監測,天文學家在一個已知存在其他四顆行星的附近行星系統中增加了兩個新發現的世界,其中一個新發現看起來像是可能存在生命的地方。

“自從開始這項搜尋以來,我們一直在嘗試尋找大約地球大小、溫度足以讓水存在的行星,”加州大學聖克魯茲分校的研究人員之一史蒂文·沃格特在9月29日的新聞釋出會上說,“這是第一個真正具有表面以液態形式存在水所需條件的系外行星。”沃格特和他的同事們計劃在未來出版的《天體物理學雜誌》上發表他們的發現

透過使用夏威夷的10米凱克望遠鏡之一對一顆附近的小恆星進行了11年的監測,並將資料與另一個團隊發表的4.3年類似的觀測資料相結合,沃格特和他的合著者發現了兩顆軌道行星,其質量分別至少是地球的3.1倍和7倍。在已知的系外行星領域中,這兩個都算是相當小的,其中大多數已發現的數百個世界都是比木星還大的巨型行星。這個行星系統環繞著距離我們僅20光年的紅矮星格利澤581,現在是已知最大的行星系統之一。(8月份宣佈另一個行星系統至少擁有五個,甚至可能是七個世界。)

在之前已知的環繞這顆矮恆星執行的四顆行星中,有兩顆位於天體生物學家所稱的宜居帶或“金髮姑娘帶”——即圍繞恆星的空間區域,既不太熱也不太冷,液態水和生命可能存在。兩顆新世界中較小的一顆格利澤581g正好在兩顆行星之間執行,使其更直接地位於恆星的宜居帶中。然而,地球人不會把格利澤581g誤認為是他們的家園——除了它所謂的超級地球尺寸之外,它還圍繞著一顆比太陽小且暗得多的恆星執行,其平均表面溫度會發生巨大變化,從夜側的遠低於冰點到晝側的灼熱高溫。

但在這些極端溫度之間,沃格特估計可能在-35到70攝氏度之間,會存在穩定的氣候帶,沃格特稱之為“生態經度”,液態水可能在其中存在。因為這顆行星可能被潮汐鎖定,就像月球對地球一樣,只將一個半球朝向其恆星,所以永久白天和永久黑夜之間的溫帶可能會為生命提供一個立足點。“兩者之間存在一個穩定的溫度連續體,”沃格特說。“你只需要在表面移動。”

格利澤581g的實際表面溫度取決於許多目前未知的因素——例如行星的反射率和它可能產生的任何溫室效應的強度。“我們不能肯定地說它的氣氛或水,”該研究的合著者、卡內基科學研究所的保羅·巴特勒在網路直播中說。但是關於這顆行星已知的情況至少使其具有潛在的宜居性。“它的質量足以維持像地球一樣強大而美好的大氣層,”巴特勒說,“並且表面會有足夠的地方容納水。”

用於識別新行星的徑向速度或“擺動”技術依賴於跟蹤主恆星光線中的多普勒頻移,因為軌道行星會拉動恆星,使其更靠近地球,然後再遠離地球。自1995年被用於識別第一顆圍繞類太陽恆星執行的系外行星以來,徑向速度法一直是一種非常高效的技術,但它只顯示系外行星的部分影像——例如,只揭示了行星質量的下限,這可能會產生歧義,導致我們無法判斷行星是像地球一樣多岩石,還是像木星一樣是氣體,或者它是否是更大的物體,例如褐矮星。就格利澤581g而言,如果行星的質量比地球大4.3倍以上,那麼行星系統的穩定性似乎會受到損害。

為了更好地瞭解新發現的世界,天文學家需要進行補充觀測,例如觀察行星在恆星前面經過時發生的部分日食(稱為凌日),或者精確測量恆星在天空中的左右運動。透過行星凌日,研究人員甚至可以識別行星大氣中的成分,這可能表明那裡存在生物。但是,從地球的角度來看,格利澤581g似乎沒有正確對齊以凌日其恆星。並且用於測量天空中恆星位置的天體測量儀器尚未完成任務。“我們希望天體測量的持續進步將導致對這一發現的確認,並導致對這顆行星更精確的質量估計,”巴特勒說。

即便如此,這篇新論文提出了“一個非常引人入勝的結果,”加州大學伯克利分校的天文學教授傑夫·馬西說,他過去曾與沃格特和巴特勒合作進行過許多行星發現,但並未參與這項新研究。馬西說,格利澤581g“因其質量小且位於宜居帶而顯得非常特別。”

哈佛-史密森天體物理學中心的大衛·查博諾說,“這是向前邁出的非常令人興奮的一步”,他補充說,該小組多年來收集了一些“非常漂亮的資料”。在徑向速度資料中找出小型行星的微妙訊號需要大量的觀測,尤其是當訊號被系統中較大的行星所主導時,其他人肯定會調查格利澤581g的訊號是否真實。“有競爭的團隊會盡最大努力看看他們是否可以確認訊號,”查博諾說。“他們可能現在正在執行這些分析,因為他們五分鐘前才瞭解到這一點。”

即使證明這顆行星確實存在,格利澤581g是否實際存在任何生物活動的問題仍然懸而未決。“在這一點上討論生命當然是推測性的,”巴特勒警告說。“話雖如此,在地球上,無論在哪裡發現液態水,都可以發現大量生命。”

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