從很早開始,人們就有了去其他星球生活的想法。有說去月球的,也有說去火星的,也有比較多人希望去太陽系以外的。
前幾天,在美國天文學(xué)會第235次會議上,宣布凌星系外行星巡天衛(wèi)星(TESS),搜尋到一顆太陽系外恒星系宜居帶上的,地球大小的行星,名稱為TOI 700d,距離太陽系約100光年。
那么,這顆行星真的適合我們未來居住嗎?它又是如何被發(fā)現(xiàn)的?
快來看 這顆小行星能不能住人?
這顆編號為TOI 700d的系外行星,位于系外恒星TOI 700的宜居帶范圍內(nèi),同時被發(fā)現(xiàn)的還有,圍繞該恒星運轉(zhuǎn)的行星TOI 700b和TOI 700c。
TOI 700是一顆M型紅矮星,距離我們約100光年,位于南天的劍魚座方向,其體積接近太陽的40%,表面溫度只有太陽的一半。
行星TOI 700d的體積是地球的120%左右,它是三顆行星中zui靠外側(cè)的一顆,每37個地球日繞恒星公轉(zhuǎn)一圈,接收到的熱能是地球接收的太陽能的86%。它與恒星TOI 700距離適中,以上條件有助于該行星上液態(tài)水的存在。
TOI 700d想象圖
按照數(shù)值模擬結(jié)果,倘若TOI 700d被海洋所覆蓋,大氣中的主要成分將是二氧化碳,很像早期的火星。
科學(xué)家還推測,這3顆行星自轉(zhuǎn)周期和公轉(zhuǎn)周期一樣長,會一直以相同面面對其母恒星,即朝向恒星的一面總是處于“白天”。
注意,這些還都只是推測。具體情況要由未來得到大氣光譜后方可分析出來。
等一下,說得這么熱鬧,那這些情況又是如何測量出來的呢?
如何測定它與我們的距離?
測量天體之間的距離主要有激光測距法(地月距離)、開普勒定律法(太陽和行星間)、三角視差法(太陽和相鄰恒星間)、光譜法(銀河系內(nèi))、變星法(銀河與相鄰星系間)、紅移法(宇宙尺度)。
三角視差法示意圖
測量地球到TOI 700d距離主要用到的就是三角視差法。
對相同個行星,分別在兩個點上進行觀測,兩條視線與兩個點之間的連線可以組合而成一個等腰三角形,按照這個三角形頂角的大小,即可以知道道這個三角形的高,也就是行星距查看者的距離了。
行星的大小、大氣成分、有無水又是如何測出來的呢?
如何測定它的大小和成分?
科學(xué)家一般通過凌星法(又叫掩星法)測定行星大小。當(dāng)一顆行星從母恒星盤面的前方橫越時,就會擋住恒星的一部分,可以查注意到恒星的視覺亮度會略微下降,測出這顆恒星被擋后變暗的程度,即可計算出行星相比恒星的大小。
通過復(fù)雜的流程計算出行星的質(zhì)量,并與徑向速度結(jié)合后,即可測出行星的密度,然后即可對行星的物理結(jié)構(gòu)有更多的了解。當(dāng)前多數(shù)被證實的系外行星都是用這種方法進行測量的。
凌星法也可以研究系外行星的大氣層成分。當(dāng)行星從恒星的前方橫越時,恒星的光將通過行星上層的大氣層。研究恒星光譜,可以檢測出行星大氣層已知的元素。也可以通過測量星光通過行星的大氣層或被反射導(dǎo)致的偏極化,檢測出行星大氣層的成分。
有多少系外行星被發(fā)現(xiàn)?
在TESS上崗之前,尋找系外行星的大功臣是她的前輩——“開普勒”太空望遠鏡。
通過42300多個日日夜夜,“開普勒”幫助人類找到了2662顆系外行星,另有2898顆“系外行星”等候驗證。
在已發(fā)現(xiàn)的這些系外行星中,其中207顆與地球大小類似、680顆是“超級地球”、1181顆為海王星大小、203顆為木星的大小、55顆則比木星更大。
這些行星有多少能住人?
能住人的前提條件之一,是處于“宜居帶”,也就是恒星周圍區(qū)域。開普勒發(fā)現(xiàn)的候選行星中,有48顆位于宜居帶。
在這個區(qū)域,行星表面的恒星輻射和行星輻射散熱之間的平衡導(dǎo)致表面的水成為液體。在太陽系中,宜居帶大致是金星到火星之間。
理論上宜居帶中有生命已知的行星,質(zhì)量一般是地球質(zhì)量的5%到5倍之間,而且一般要有磁場來保護大氣層,也讓星球上的液態(tài)水不全變成水蒸氣散逸到太空中。
行星上不能像金星那樣出現(xiàn)嚴(yán)重的溫室效應(yīng)。恒星與行星間距離要適中,太熱、太冷都不行。
按照天文學(xué)家的分類:
zui小的一類行星,半徑小于4倍地球半徑。
第二類行星有4到10倍地球半徑,產(chǎn)生了小型行星和大型氣體巨星之間過渡型行星;
第三類包含了氣態(tài)巨行星,半徑超過地球的10倍,主要由氫和氦組合而成,其中包含類似木星的星體。
那么什么樣的行星能住人呢?
2到4顆地球半徑的行星是zui有可能具有“水全球”的行星,而能不能住人還要看具體情況。
隨著對“適宜生命居住”理解的深入,與探測技術(shù)的日新月異,相信跟地球長得很像的宜居行星,將會有越來越多被發(fā)現(xiàn),而找到宜居行星,是“星際移民”的第一步。