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回顧:第二顆「地球」被發現?平均溫度42℃,半徑和地球一樣,40光年外

2024-10-15科學

溫度和地球相近,體型也和地球差不多一樣大,系外行星Gliese-12b,難道真的是宇宙中的第二顆地球嗎?

這麽多年來,天文學家一直在尋找著宇宙中的第二顆「地球」。為此,他們發射了大量的太空望遠鏡,還利用大量的地基望遠鏡進行著持續不斷的觀測,如今已經在銀河系內發現了超過5600顆系外行星。

遺憾的是,這些系外行星幾乎全都和地球大不相同。其中大部份都是和木星差不多的體積,連固體表面都沒有;也有大部份系外行星非常靠近宿主恒星,表面溫度動不動就是幾百攝氏度,還有幾千攝氏度的,連鐵都能融化。還有相當多的系外行星,是既大又熱,兩個「debuff」疊加在一起,跟活生生的煉獄差不多。

這樣的星球,顯然是不可能像地球一樣生機盎然了。別說是孕育生命,就算有生命,也在一瞬間灰飛煙滅了。

為什麽尋找地外生命,就一定要註重溫度呢?

原因在於,只有合適的溫度,才能讓水以液態的形式存在。水作為生命活動最重要的溶劑,可以支持大量的化學反應,對生命起到極其關鍵的生理作用。要是沒有生化反應,生命還怎麽活下去呢?所以在尋找系外行星的時候,天文學家最關註的就是它們的表面溫度。

行星本身不會發光發熱,只能接收來自恒星的能量,所以行星到底熱不熱,取決於和宿主恒星之間的距離。比如太陽系軌域最小的水星,表面溫度可達427℃;而最遠的海王星,即便內部有一點點熱源,表面溫度還是低至-218℃,都完全不適合生命的存在。只有距離適中的行星,才有可能適宜居住。

每一顆恒星的宜居帶都是一個相對比較大的範圍,西方天文學家又習慣稱之為「金發姑娘區域」(Goldilocks zone)。以太陽系為例,盡管只有地球孕育了生命,但其實金星和火星也處在太陽的宜居帶內,算下來這個宜居帶的寬度超過1億公裏。

只要是處在這個範圍內的行星,疊加其他條件,就有可能維持相對適中的溫度,確保生命的存在。至於金星和火星,一個是因為大氣過於濃密、溫室效應極其嚴重才溫度過高;另一個是因為大氣太稀薄,保存不住熱量,所以溫度比較低。如果大氣合適,比如幾十億年前,這兩顆行星都曾經比地球更加宜居。

而Gliese-12b,就處在它的宿主恒星的宜居帶內。

根據天文學家的觀測,Gliese-12b的公轉周期為12.76個地球日,不足地球的1/30。這麽短的公轉周期,意味著它和宿主恒星之間的距離非常近,比水星到太陽的距離還要近得多。

幸運的是,它的宿主恒星Gliese-12是一顆非常小的恒星,屬於宇宙中最小、最涼的恒星——紅矮星。如果它和宿主恒星也有1.5億公裏,那麽早就涼透了。反而在現在這麽近的位置上,溫度卻非常合適。

研究人員計算後認為,Gliese-12b從宿主恒星處接收到的輻射大約是地球從太陽處接收的1.6倍,是金星的85%。這麽算下來,它的表面溫度平均可以達到42℃左右。

這個溫度確實也比地球(15℃)高得多,而且也不太宜居。一旦它的夏天到來,溫度將會超過人類能承受的極限。但就像我們前面說的,一顆行星的表面溫度不僅取決於接收的輻射,還與其大氣狀況有關。

而42℃這個數據,還只是按照它完全沒有大氣的情況下估算的結果,也就是它的「平衡溫度」。可以說,在已經發現的五千多顆系外行星裏,Gliese-12b的表面溫度已經相當友善了。雖然它的大氣狀況仍然不得而知,但已經足夠引起天文學家的關註了。

最特殊的是,它的半徑也幾乎和地球一模一樣,這意味著它很有可能是一顆和地球一樣的巖石行星。從溫度到體型,仿佛在暗示著我們:這顆系外行星,很有可能是40光年外的另一顆地球。

另外,像Gliese-12這樣的紅矮星,常常因為恒星活動太劇烈,輻射能力太強,被天文學家擔心具有極強的殺傷力。而研究人員的觀測結果表明,Gliese-12似乎非常穩定,這也為行星的生命孕育提供了保障。

總之,Gliese-12b的宜居性,很大程度上取決於表面溫度,而表面溫度又取決於大氣的狀況。因此研究人員希望透過本次研究及其報告,獲得利用美國太空總署的占士·韋布太空望遠鏡對它進行觀測的機會。

韋布望遠鏡不僅有可能探測出Gliese-12b有沒有大氣,還能分析大氣層中還有什麽氣體。如果它能發現這顆行星有大氣,甚至大氣中有氧氣、甲烷、水蒸氣之類的氣體,那沒準真的是地球2.0了!

即便未來的研究結果證明Gliese-12b的大氣情況無法挽救其表面的高溫,也不意味著它對人類毫無意義。作為光照量恰好介於地球和金星之間的巖石行星,它正好可以填補太陽系在這方面的空白,幫助天文學家建立一個更加連續的模型,從而對恒星的宜居帶有更加完整的理解。

而且,銀河系內80%左右的恒星都是Gliese-12這樣的紅矮星,所以即便Gliese-12b不行,可能其他的紅矮星周圍就有比它更宜居的行星,這就大大提升了我們找到地球2.0的概率。