这两天有个爆炸性的新闻,一个包含 NASA 在内的国际合作团队在距离地球40光年的恒星周围发现7个与地球大小相当的行星,其中3个位于宜居带内。
论文以封面文章的形式发表在了2月23日的《自然》(Nature)杂志上。

很多媒体都做了报道,大家欢呼雀跃,毕竟找寻外星球的生命一直是人类的梦想。如果茫茫宇宙只有地球才有生命存在,未免有点孤独。
但是春秋君发现,有很多术语还过于专业,普通老百姓看起来有点吃力。
所以帮大家来科普下。
首先,什么是类地行星?
类地行星的结构大致相同:一个主要是铁的金属中心,外层则被硅酸盐地幔所包围。它们的表面一般都有峡谷、陨石坑、山和火山,它具有磁场。类地行星包括水星、地球、火星、金星。

离地球比较远的冥王星虽然也是固体,但是主要成分是冰,所以不是类地行星。
生命不可能存在于木星、土星这些充满气体的星球上,所以人类的关注点一直是类地行星。

上世纪80年代起,地球人的眼睛,开始瞄准太阳系外的行星。
1984年,美国在加利福尼亚成立了“搜寻地外文明计划”(SETI)研究所。1995年,这个研究所开始推出“凤凰计划”(ProjectPhoenix),通过澳大利亚新南威尔士的帕克斯64米射电望远镜,探测接收外太空的“声音”,包括背景辐射、星体发出的电波以及其他杂音。科学家再将这些信号通过电脑分析,希望从中发现外星传来的信息。

可惜的是科学家们观测了200光年以内约1000颗邻近的类日恒星,但至今找到的100多颗太阳系外行星,几乎全都是由炽热的气体组成,而不是由岩石和矿物组成的类地球行星。
不过科学家们并没有停止前进的步伐,继续在更远的范围内一个个搜索,是不是有些像在宇宙森林里寻找。。。

科学家预测银河系中有100亿颗类地行星,我们现在搜索的只是零头中的零头。
根据报道,截止2017年2月15日,天文学家们在2687颗恒星周围发现了5000多颗地外行星。是不是有点像在茫茫大海中,一条鱼一条鱼一样的查看的感觉。。。。

这次发现的拥有七个类地行星的恒星系统有什么特点?
这次的恒星系统位于水瓶座恒星流中。
水瓶座恒星流非常独特,这是因为它嵌入在银河系平面上。宝瓶座恒星流是迄今发现距离地球最近的恒星流,距离地球1500-30000光年的区域,同时,它也是最年轻的已知恒星流,可能形成于7亿年前一个矮星系被撕碎的过程中,这一时间对于宇宙而言仅是瞬间而已。
这也是一个意外的发现,2015年9月,比利时列日大学所领导的 TRAPPIST 团队在水瓶座恒星流的某个恒星系统中找到了3个行星,但隐隐约约好像看到还有别的行星隐没在周围。

TRAPPIST-1系统图
为了看清它们,TRAPPIST 团队寻求了其他天文望远镜的帮助,其中就包括 NASA 的斯皮策太空望远镜,后者在2016年9月到10月间花了20个整天来观测以收集更多的数据信息,最终于2016年10月27日又发现了4颗另外的行星。
TRAPPIST 团队推算出,这7颗行星的密度都与地球相似,它们要么由岩石组成,要么由金属内核、岩石与外面包裹的水、冰和气体构成。

此系统各个行星参数和太阳系岩质行星参数比较
这次的恒星一种超冷M矮星,是所有恒星中最小、最暗、最冷的。体积也很小。我们的太阳被称为G矮星,它比M矮星大12.5倍,亮2000倍,科学家经过测算,发现类似太阳这样的恒星数量也只有M矮星的20分之一,换句话说太阳系是个例外。
因为很冷,所以要靠的近点,才能有阳光照耀,才有生命诞生的可能性。

科学家发现,TRAPPIST-1最靠内的行星是 TRAPPIST-1 b,它的轨道周期只有1.5天,而最外面的行星 TRAPPIST-1 h轨道周期约为20天。而地球的轨道周期约是365天。所以那些星球上的一年是非常短暂的。
但是靠的近点,就出现了一个大问题。

科学家说因为 TRAPPIST-1系统中行星离恒星太近,所以七颗行星与恒星之间都是潮汐锁定的,即行星永远都以同一面朝向恒星,另一面则常年处于黑暗之中。
什么是潮汐锁定呢?

被潮汐锁定的的行星自转与公转周期相当,一面永远朝向恒星,而另一面则处于永久黑暗,就像地球的卫星月亮一样。汉堡大学研究小组曾经通过计算机对潮汐锁定行星进行了气候模拟,通过降雨或雪、蒸发、凝结等过程预测此类行星上的水循环,结果表明该行星上将会出现两种极端的世界,面朝恒星的一面极度干旱,而永久黑暗一面被冰川覆盖,在特殊的交接处可能会存在液态水。

此外,潮汐锁定导致的加热效应会使得行星内部温度升高,如木卫一那样,结果会使大量水分被蒸发、逃逸至太空。
所以春秋君觉得这七个星球上有生命存在的可能性也许是微乎其微。。。

但是科学的每一步发现都有其重要的价值,科学家说,分析这些行星表面的大气,可以帮助我们了解它们形成的历史,进一步也能促进我们理解太阳系的形成过程。”
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