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科学家发现比地球更宜居的系外行星,能作为人类未来的归宿吗?

 skysun000001 2023-02-27 发布于北京

半个世纪以来,人类的科学技术特别是航天技术得到了飞速发展,使得人类有机会脱离地球的“束缚”,从而进入到太空中,月球是迄今为止人类到过的那球以外唯一的天体,受限于空间的距离以及人类航天器速度等各方面的限制,我们人类暂时还无法到达其他更远的星球。

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寻找宜居地外行星的考虑因素

不过,我们人类目前依靠无人探测器、巨大的天文望远镜等手段,还是可以能够在一定范围内,来拓展我们认知宇宙的视野,那些太阳系内的行星、太阳系外的行星世界甚至银河系以外的河外星系,陆陆续续都在我们面前呈现出缤纷多彩的面貌,虽然受距离的限制,观测地深度和分辨率往往较低,但起码我们能够从中获取一些关键的信息和数据,从而为行星的演化、星系的发展等深层次的研究提供第一手资料。

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在进行深空探测任务时,其中有一项就是寻找生命存在的证据,对于太阳系以外的恒星系统来说,最直接的观测对象,其实就是寻找和地球差不多的宜居行星。

长期以来,我们人类对地球的自然环境、对碳基生命的支撑条件等方面的探索和研究,可以说已经非常丰富和到位了,所以我们在寻找地外生命存在的证据和线索时,一般也都会参考地球的生态环境,比如最重要的几个因素为:是否存在大气层、是否处于恒星系统的宜居带内、是否存在液态水、是否存在稳定适宜的磁场等。

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能成为宜居行星的基本标准

几十年来,来自世界很多国家的科学家们,参照宜居行星的标准,在宇宙中搜寻出了4000多颗候选者,虽然有很多在后来的深入研究过程中,因种种原因排除在“可能具备生命元素”的阵营之中,但仍然有20多颗进入到了下一轮的论证阶段,据此科学家们提出了支撑“超宜居行星”存在的几项核心标准:

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比如,所在恒星系中的母星为黄矮星或者为橙矮星、尺寸比地球最好大一些、表面平均温度比地球高3-5摄氏度、大气中氧气含量在25-30%之间、地表拥有较丰富的水资源以及存在地质活动。

科学家们在研究中发现,我们所处的太阳系,作为系统内能量来源和核心的太阳,并非是支撑碳基生命存在的最佳恒星类型,最佳的对象应该是橙矮星,这类恒星比我们的太阳更冷、更暗、质量更小,但是寿命较长,可达200-700亿年。

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从地球生命诞生的过程以及生命科学的研究结果看,对于复杂生命的诞生,至少需要大约35亿年才可能出现,因此,寿命较长的橙矮星,则更有可能使处于其宜居带内的行星,有更充裕的时间,来诞生生命和发展生物多样性。

行星比地球更宜居的可能性

那么,作为行星本身来说,如果处在恒星系的宜居带内,有几个方面的“优势”也可以让该行星比地球更宜居。

首先,比地球大10%左右的岩石行星,将拥有更大的适合居住的表面积,并且受更强引力的统带,可能拥有更厚、更稳定的大气层。此外,行星的质量越大,那么内部的热量保存的时间就可能越长,地质运动的时间也越长,行星磁场也会越稳定和持续。

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其次,比地球温度稍微高出5摄氏度的行星,有可能拥有更大的热带、亚热带区域,这为支撑更多的生物多样性提供了可能。

第三,陆地的“分裂性”。如果一颗宜居行星,其单块陆地面积过大时,那么就会造成一个问题,那就是即使拥有广袤的海洋,来自海洋的湿热水汽,也很难抵达陆地的中央区域,使得陆地上的沙漠面积过于庞大,从而不利于生物多样性的形成。

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第四,海洋的深度不宜太大。从地球上来看,在海洋的浅水区,生物多样性都要比深海区大得多,这里面既有氧气的原因,也有温度和光照的原因。据此,科学家推测,一个超宜居行星,海洋水域的深度最好不要太大,那么就可能孕育出较多的生命来。

超宜居行星浮出“水面”

针对上面几个“理想化”的评判标准,科学家们在20多颗“超宜居”行星中,锁定了两颗更有可能支撑生命存在且有条件形成复杂生态系统的行星。其中一个是KOI5715.01,其年龄约55亿年,直径为地球的1.8到2.4倍,绕着一颗距地球2965光年的橙矮星旋转,表面平均温度可能比地球低2.4摄氏度,但如果它比地球拥有更多的温室气体来吸收热量,那么它将完全达到超宜居的标准。

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另外一颗是 KOI 5554.01,这颗行星大约有65亿年的历史,直径是地球的0.72到1.29倍,环绕着一颗距离地球700光年的黄矮星运行,表面平均温度大约是27摄氏度

这两颗超宜居行星,与地球的距离都在100光年以外,无论是地球上的大型天文望远镜,还是美国NASA专门用于系外行星探测的苔丝太空望远镜,和它们相距都太远,从目前的技术水平看还无法捕捉到高质量的图像,更多细节的信息我们还无法得到。

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不过,随着最新韦伯太空望远镜的发射和部署、美国NASA的LUVOIR大型紫外/可见光/红外探测卫星、欧洲航天局的 PLATO 空间望远镜、我国的巡天光学望远镜等的发射,对于上面提到的一些“超宜居行星”的观测,势必会迎来崭新的阶段,或许在不久的将来,我们就能真正确认系外的哪一颗行星,真的适合人类居住甚至上面存在着生命。

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