系外行星“珠穆朗瑪峰”或在巨型望遠鏡上線後被探測到

天文學家提出了一種方法,可以在遙遠的行星上找到山脈、海洋和火山,這些行星太小,無法直接觀測到

科學家們可能有一天能夠探測到擁有像喜馬拉雅山脈(此處所示)一樣山脈的行星。

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喜馬拉雅山脈對地球輪廓的扭曲程度,只相當於檯球上的一個人頭髮絲。辨別遙遠恆星軌道行星上如此微小的凸起似乎是可笑的不可能,但兩位天文學家提出了一種方法來探測系外行星上的山脈和其他地表特徵。

哥倫比亞大學天文系研究生莫婭·麥克蒂爾是該提案的共同作者之一,該提案於四月份發表在《英國皇家天文學會月刊》上。她說,發現山脈可能有助於解決另一個關鍵問題:這些行星能維持生命嗎?

地球上的生命顯然依賴於行星自身的內在生命。板塊構造迴圈碳並調節溫度,地球磁場為我們提供了免受危險太陽風侵襲的屏障。山脈和火山是行星擁有,或至少曾經擁有過這種內在生命的跡象。


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天文學家現在已經識別出大約 3,700 顆行星,但除了它們的大小和質量之外,對它們的大部分情況知之甚少。大多數行星是透過所謂的凌星法探測到的,天文學家透過這種方法測量當行星在其前方軌道執行時,來自遙遠恆星的光線略微變暗。麥克蒂爾和她的哥倫比亞大學同事大衛·基平提出的策略建立在該方法的基礎上,但可能需要數十年才能建成的巨型望遠鏡。

天文學家的洞察力在於,一顆旋轉的、多山的行星在凌星期間呈現出不斷變化的輪廓,導致對光線下降的測量結果發生波動。根據保守估計,科學家們認為,觀測凌星約 20 小時,分散在大約六個月的時間裡,一臺 74 米的望遠鏡可以準確測量像火星一樣多山的行星的“凹凸不平”。對於今天的望遠鏡來說,這仍然是一個艱鉅的任務,但更大的望遠鏡即將問世。

基平最擔心這種方法的問題之一是遮蔽山脈的雲層。麥吉爾大學的天文學家尼古拉斯·考恩沒有參與這項研究,他也同意這一點。但即使沒有云,他也擔心大氣吸收、散射和光線折射可能會破壞觀測效果。“我懷疑,要使這種方法對行星有效,它可能需要是無空氣的,”考恩說。然而,哥倫比亞大學的研究人員認為,他們可以透過觀察不同波長的光來減輕這些影響。

即使天文學家設法確認了行星的凹凸不平,他們也需要額外的資訊——例如液態水的存在、適宜的溫度和大氣層——來解釋其對宜居性的影響。“沒有任何單一的資訊能夠解決問題,”基平指出。

鮑勃·亨德森是一位居住在紐約州北部的獨立作家。他擁有羅切斯特大學高能理論物理學博士學位,曾以攝影記者、電氣工程師以及金融衍生品量化分析師和交易員為生。

更多作者:鮑勃·亨德森
大眾科學雜誌 第318卷 第5期本文最初以“系外行星珠穆朗瑪峰”為標題發表於《大眾科學》雜誌 第318卷 第5期(),第20頁
doi:10.1038/scientificamerican0518-20
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