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宇宙的奥秘(五)

 丘山三也君 2022-02-13

遥远星球上的生命,科学家发现了一颗更适合生命存在的行星

地球是一个非常特殊和独特的星球。到目前为止,我们还没有在整个宇宙中发现类似的东西。但这并不意味着超级地球不存在,事实上,它们确实存在!我们很有可能找到比地球更适合生命存在的行星。

现在寻找外星液态水的研究正在进行,因为哪里有水,哪里就可能有生命。一架新的望远镜将于2021年10月31日发射,它充斥着一些令人惊叹的技术,可能最终会回答一个大问题:是否还有另一个地球,甚至是一个比地球更好的行星等着被发现?

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地球是迄今为止,我们所知的唯一一颗表面有大量液态水的行星,覆盖了地球70%以上的面积。其他像火星这样的内部行星,可能在早期就已经是潮湿的,并在成为严酷的贫瘠世界之前就已经演化出了生命。

但在像地球这样的系外行星,甚至是超级地球上发现液态水,只是我们探索的开始,因为如果我们在一颗行星的表面发现液态水,我们也很有可能在那里发现生命,因为所有生物都需要水才能生存。

迄今为止,构成地球上生命的所有过程都可以分解成化学反应,这种化学反应需要液体来分解。从太空和地面的观测发现,水是宇宙中最丰富的分子之一。

事实上,日本航天器隼鸟二号最近从一颗小行星上带回了样本,该样本有水和有机物质的特征。最令人惊讶的发现是,这颗小行星并没有从什么地方采集到这些样本,但它们的来源是什么呢?这意味着宇宙中可能有许多含有水的超级地球等着被发现。

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如果我们寻找一颗有液态水的系外行星,它需要满足一些条件,这个行星需要和它的恒星保持一定的距离,星球如果离得太远,星球上的水就会冻结,无法维持生命,如果一颗行星离它的恒星太近,包括海洋和大气层在内的一切都会被燃烧殆尽。

有趣的是,NASA的科学家最近表示,在我们的银河系中,有海洋的系外行星可能很常见,但就目前的技术而言,还没有办法探测到系外行星表面的液态水。

然而,有一种方法可以观察一颗行星的大气层并探测水蒸气,如果大气中有水蒸气,很有可能是从地面蒸发出来的,或者来自行星表面巨大的海洋。

2015年,开普勒太空望远镜发现了一颗系外行星,其质量相当于地球的8倍,名为k2 - 18b,围绕一颗红矮星运行,距离地球124光年。

它的引力比地球稍强一些,但这颗行星上的压力更大。2017年,斯皮策太空望远镜的数据证实,这颗超级地球正在宜居带绕其主星运行,仅用33天就绕其恒星运行一圈。

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科学家发现,k2-18b是宜居行星的最佳候选行星,因为在2019年,两项独立的研究结合了开普勒、斯皮策和哈勃太空望远镜的数据,在这颗行星的大气层中发现了数量惊人的水蒸气。

研究人员收集了这些数据,并检测了经过行星大气层的星光光谱,在凌日过程中、或行星经过其主恒星前时,k2-18b的氢氦大气层中含有高浓度的水,浓度在20%到50%之间,甚至有人认为行星上有雨云。

k2-18b从它的恒星得到的辐射,和地球从太阳得到的辐射一样多,所以如果我们的速度能超过光速,我们就能生活在k2-18b上。一些研究人员说,这颗行星有一个巨大而非常厚的大气层,这创造了高压条件,可能会阻止我们探索星球上生命的存在。

也可能没有可以降落的地表,因为这颗行星的大部分都被巨大的气体包围着,可能有一些岩石内核被巨大的氢气包围着,其中含有一些水蒸气,这意味着在这颗行星上着陆几乎是不可能的。

由于这些气体非常厚,压力高得令人难以置信,任何地球制造的宇宙飞船,送到那里都会被摧毁被压碎,被挤压在数百万个大气压中,这听起来不像是我们可以居住的地方,但不要放弃继续寻找超级地球的希望。

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'trappist' - 1于1999年被首次发现,是一颗半径比木星略大的超冷红矮星,距离地球39.46光年。

2017年2月22日,NASA宣布发现了7颗地球般大小的行星,围绕着'trappist' - 1运行。

每一颗行星表面都有可能存在水,仅仅一年后的2018年2月,一项更仔细的研究发现,这七颗行星上的水可能比地球上的海洋还多,其中三颗行星与恒星的距离刚好适宜,温度足够适合液态水的存在。

哈勃太空望远镜发现,'trappist' - 1b和c不太可能像气态巨行星那样有以氢为主的大气层,这是一个强有力的证据,这两颗行星都是岩石的,可能存在水,但'trappist' - 1b和c都有非常厚和热的大气层,有点像金星,与金星不同的是,这些系外行星的温度太高,无法形成硫酸云团,这两颗行星的表面可能都被熔岩覆盖。

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'trappist' - 1d是该恒星系统中质量最小的行星,可能有致密的大气层,类似于金星、地球和火星,它的引力是我们地球的一半,从它的恒星得到的阳光比地球多4.3%,而且它位于宜居带的内边缘,这个星球可能有海洋或冰层。然而,一项新的研究表明,这颗行星可能更像金星,拥有不适宜居住的大气层。

'trappist' - 1e是一颗围绕宜居带运行的系外行星,与地球的质量半径、重力和温度相似,天文学家表示,这颗行星有紧凑的大气层,它最有可能成为像地球一样的海洋行星。正如我们所知,这颗行星确实有可能适合生命生存。

'trappist'-1f很可能是一个像我们地球一样的岩石世界,但它被巨大的水蒸气包裹在高压和高温之下,这颗行星很可能有厚厚的液态水海洋,被富含非生物氧的大气层覆盖,然而,这颗系外行星可能和其它大气层中有水云的气体或冰巨行星一样,并不适合人类居住。

'trappist' - 1g也可能拥有厚厚的全球海洋,被含有数百层非生物氧的大气层所覆盖着。

'trappist' - 1h是一个寒冷的世界,温度在零下104摄氏度左右,类似于地球的南极,表面可能覆盖着冰,但科学家表示,它可能存在液态水。

'trappist' - 1的行星很可能被潮汐锁定,这意味着这些行星都可能有一个足够温暖的区域,适合生命存在,而且不会受到主星辐射的轰击。尽管目前关于'trappist' - 1系统有很多未解的问题,但它是除了我们自己的行星系统外,最广为人知的行星系统,相信我们很快可能会发现其中一颗超级地球系外行星上,确实存在液态水和生命。

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詹姆斯·韦伯望远镜是太空科学的一大胜利,它可能是自前苏联“伴侣号”发射以来,最著名的无人驾驶宇宙飞船。

2021年10月31日,'trappist' - 1系统中的行星将是它将观测到的第一个世界,它的主要目标,是对围绕宜居带运行的行星的大气进行首次详细的近红外研究,以发现行星大气的迹象。

天文学家将使用詹姆斯·韦伯太空望远镜的特殊近红外光谱仪,也被称为光谱仪,它将物体发出的光分散到光谱分析中,比如一颗恒星。一个物体的光谱,可以告诉我们它的物理特性,比如物体的温度、质量以及物体原子和分子的化学成分,在光谱上留下了独特的痕迹,每种化学元素都有,甚至可以告诉我们物体本身的物理条件。

令人兴奋的一点是,它将能够在围绕其恒星运行的行星的大气中,探测到氧气。目前已经发现了至少4000颗系外行星,其中很多都在围绕可居住区域运行。

地球上的藻类植物和蓝藻细菌等生命形式的存在,使我们的大气充满了大量的氧气,约为20%,这远远超过了地球上没有生命的情况下的氧气含量。研究地球有助于我们理解,如果我们要在那里找到一个超级地球,我们需要寻找什么?

利用詹姆斯·韦伯太空望远镜,和加州大学河滨分校开发的一项新技术,研究人员希望看到氧分子,在遥远星球的大气中相互碰撞的迹象,当氧分子碰撞时,它们会阻挡一部分红外线,而这些红外线通常是望远镜所能看到的。

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詹姆斯·韦伯望远镜将能够发回数据,研究人员可以利用这些数据来确定外星大气的化学组成。其中一些可能离它们的恒星太近,或者由于失控的温室效应而积聚热量,比如在金星上发生的事情,它们可能会失去海洋分散到太空中。当这种情况发生时,辐射将水分解成氢分子和氧分子,氢是最轻的,所以它会迅速漂浮到太空中,留下氧气,氧气是在行星大气中探测到的最令人兴奋的东西之一。

因为它和生命有联系,但我们不知道生命是否是唯一产生氧气的物质,但是先进的技术和技术会让我们在行星上找到氧气,无论是活的还是死的,都给了人类在那里找到生命的机会。

你认为我们会在那里发现生命吗?

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