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天琴座发现两颗宜居星球!50%都是水,距地218光年,可能存在生命

 魅力科学君 2024-03-20 发布于四川

我们的地球能够成为一颗适合生命生存的星球,有一个重要的原因就是地球运行在太阳的“宜居带”之内,这里距离太阳既不太远,也不太近,使得地球从太阳获得的热量,可以让地球表面的水以液态的形式存在,而液态水正是已知的所有生命都必不可少的物质基础。

从理论上来讲,宇宙中的每颗恒星都有一个“宜居带”,所以我们可以合理地假设,运行在“宜居带”之中,表面可能存在大量液态水的行星,就有可能存在生命,而这样的星球,通常也被称为宜居星球。

在过去的日子里,科学家们已经发现了不少宜居星球,所以对于现在的我们来讲,发现宜居星球一般都算不上什么新鲜事,不过也有例外,比如说科学家就在天琴座方向发现了两颗宜居星球,引人注目的是,在构成它们的物质中,有50%都是水。下面我们就来看看这具体是怎么回事。

在天琴座方向、距离地球大约218光年的位置上,有一颗被称为“开普勒-138”(Kepler-138)的恒星,它是一颗比太阳小得多的恒星,其质量和半径大约只有太阳的一半。

“开普勒-138”有三颗已被确认的行星,科学家将它们分别命名为“开普勒-138b”、“开普勒-138c”和“开普勒-138d”,在这三颗行星之中,“开普勒-138c”和“开普勒-138d”都运行在“宜居带”之内,所以它们被认为是潜在的宜居星球,并因此受到科学家的重点关注。

随着观测数据的累积和研究的深入,科学家惊讶地发现,“开普勒-138c”和“开普勒-138d”的密度处于一个奇怪的范围:它们的半径都是地球的大约1.51倍,质量分别为地球的2.3倍和2.1倍,据此可以估算出它们的平均密度约为每立方厘米3.6克左右。

之所以说这样的密度是“奇怪”的,是因为这远低于岩石行星的预期密度,要知道我们地球的平均密度就有大约每立方厘米5.5克,而以它们的质量来讲,它们自身的引力比地球更大,如果它们与地球一样都是主要由岩石物质构成,那在更大的引力“压缩”下,它们的密度应该比地球更大才对。

为什么会这样呢?一个合理的推测就是,构成这两颗星球的物质,有很大一部分都是比岩石物质密度低得多的物质,具体是什么物质呢?科学家认为,最有可能的就是水。

由于水是由氢和氧这两种元素构成,而氢和氧的丰度在已知宇宙中分别排第一和第三,在此基础上,再加上氢和氧很容易发生化学反应生成水,因此水在宇宙中是广泛存在的,只不过宇宙中绝大部分的水,都是以固态或气态的形式存在。

为了验证这种观点,科学家利用“开普勒-138c”和“开普勒-138d”的观测数据建立了计算机模型,通过对比已知的行星成分和结构,来进一步解析它们的物质构成,在综合考虑了行星的温度、压力以及可能的内部结构之后,得出了最符合实际观测数据的模拟结果。

(地球和“开普勒-138d”的内部结构对比图,“开普勒-138c”与“开普勒-138d”基本相同)

模拟结果显示,构成“开普勒-138c”和“开普勒-138d”的物质至少有50%都是水,它们拥有厚厚的大气层,其中的气体主要是水蒸气,它们的星球表面,存在着由液态水构成的海洋,随着深度的增加,压强也会越来越大,所以在这片海洋的深处,则是在高压状态形成的水冰,在水冰层之下,才是它们的岩石内核。

根据科学家的估算,这两颗星球上的海洋非常深,其平均深度至少有2千公里(作为对比,我们地球海洋的平均深度大约为3.7公里),而这也就意味着,在它们的星球表面,是不可能存在陆地的。

据此我们可以认为,这样的星球算得上是宜居星球,在它们的海洋之中,有可能存在生命。

值得一提的是,观测数据表明,“开普勒-138c”和“开普勒-138d”的主恒星其实是一颗比较“年轻”的恒星,其年龄只有大约10亿年,从地球生命的演化历程来看,这样的时间,还不足以演化出高级生命形式,所以就算这两颗星球上真的存在生命,那它们也很可能只是一些比较原始的生命。

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