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又发现一个地球2.0? 宜居带上并非都宜居

2020年01月14日 07:52   来源:科技日報   
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  近日,美国国家航空航天局(NASA)宣布发现了一颗系外行星,编号为TOI 700d,并宣称这颗行星可能存在液态水。消息一出,“首个可能宜居的地球大小行星被发现”这一话题便迅速登上微博热搜榜。

  一时间,行星TOI 700d占尽了风头。令人好奇的是,它究竟有哪些“资本”可与地球相提并论?

  坐高鐵至少需要3億年

  TOI 700d绕着恒星TOI 700转,公转周期为37天。“公转周期会影响行星的环境。试想,地球一年365天如果变成37天,生物演化一定与现在的不同,因为地球生物成长节律与季节变化有关。”南京大学天文与空间科学学院教授周礼勇告诉科技日報记者。

  根据NASA公布的数据,恒星TOI 700的质量和大小约是太阳的40%,表面温度约为太阳表面温度的一半。“由于宿主恒星TOI 700辐射能量比太阳少,它周围的行星若要保持和地球相当的温度,就得距离宿主恒星更近。”周礼勇说。

  此外,恒星TOI 700是一颗红矮星。“红矮星紫外辐射很强,会使得行星大气中的水分子、二氧化碳分子发生光致离解,也有可能侵蚀和剥离行星大气。红矮星的寿命也很长,能长时间保持较强的活动性,因此并不利于生命的长期演化。”中科院紫金山天文台副研究员陈果告诉科技日報记者。

  被潮汐锁定也是TOI 700d引人关注的又一个特征,而这对行星的宜居性来说,似乎并无益处。首先,被潮汐锁定后,行星只有一面对着宿主恒星,就像月亮永远只有一面对着地球。“这意味着在TOI 700d上生活,就没有白天和黑夜之分。”周礼勇说。

  “其次,被潮汐鎖定的行星可能沒有大氣循環,即便有,大氣活動也會比地球弱很多。”周禮勇強調,被潮汐鎖定後行星很難産生劇烈的內部活動,這會阻礙行星形成整體磁場。

  这是因为,依据学界公认的“磁流体发电机”理论,行星磁场与行星内部活动有关。“而对行星环境来说,磁场的作用非同小可。磁场能避免太阳风直接打到行星表面,还能‘锁住’大气和水分。”北京大学地球与空间科学学院教授宗秋刚接受科技日報记者采访时曾表示。

  据悉,行星TOI 700d的体积比地球大20%左右,距离地球大约100光年。有人说,从天文学的尺度看,100光年并不遥远。

  但对人类来说是难以企及的目标。“100光年就是光走100年的距离,大约是9500千亿公里,若用350公里时速的高铁,大约要3亿年才能到达。”陈果告诉科技日報记者。

  並非“首個可能宜居的地球大小行星”

  这一次,把行星TOI 700d带入大众视野的是赫赫有名的“行星猎人”——凌日系外行星勘测卫星(TESS)。

  “要注意,TOI-700d不是‘首個可能宜居的地球大小行星’,而是首個由TESS發現的位于宜居帶內的地球大小的系外行星。許多媒體在報道時忽視了很重要的關鍵限定詞。”陳果直言。

  有數據顯示,開普勒望遠鏡已發現4000多顆候選行星,其中處于宜居帶的行星超過200顆,包括系外行星開普勒(Kepler)-452b,以及去年9月英國倫敦大學學院宣布發現的K2-18b等。

  “寬泛來說,與地球類似的宜居帶系外行星可能有十幾個。但嚴格來講,沒有一個真正與地球相似。”周禮勇告訴記者,此前甚至有人懷疑Kepler-452b這顆行星的存在。“因爲恒星自身的活動會導致亮度變化,這一現象有時會與行星淩星時的現象類似,如果數據處理不好,就可能將二者混淆。”

  陈果告诉科技日報记者,近期有研究对于发现Kepler-452b这颗行星的文章有所质疑,认为并不排除相关信号来自仪器效应。也就是说,很可能并不存在Kepler-452b。

  一般來說,發現可能宜居的行星後,科學家接下來要做什麽呢?

  陳果表示,做理論研究的科學家,會根據可能宜居的行星的物理參數進行建模,分析其氣候,給出更爲具體的宜居性指標,預測可能觀測到的光譜特征,研究其形成演化曆史等。

  而做觀測研究的科學家,會嘗試通過淩星、視向速度、直接成像等手段,去獲取這顆行星的光譜,通過分析特定的光譜特征,來判斷是否存在對應的原子、分子,並測量這些成分的豐度,綜合給出宜居性的觀測依據。“不過,現有的觀測設備仍難以開展針對宜居帶行星大氣的觀測研究。”陳果說。

  如果真的發現宜居系外行星,人類會移居過去嗎?

  “人類現有的科技是沒法實現的。”陳果解釋道,最近的比鄰星離我們也有4.22光年,以人造飛行器“帕克號”爲例,若能一直保持其近日點時的最大速度(約70萬公裏每小時),那也要6500年才能到達離我們最近的比鄰星。

(責任編輯:孫丹)

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