寻找宇宙第二家园：科学家如何定位宜居星球
【金色港湾资讯网为您推荐阅读】
寻找第二个地球，人类有了新方向
地球这般大小的行星, 在几十乃至几百光年之外, 你可曾想过它正待我们去发觉? 科学家已然行动起来, 他们运用如“组合拳”样的探测办法, 将目标对准那些兴许适合人类居住的系外行星。这并非科幻影片, 而是切实正在开展的探索。当前, 人类已然找到超5000颗系外行星, 其中50多颗被列为“候选家园”。今日, 科学家如何“大海捞针”, 我们就来谈谈这个。
母星得挑“好脾气的”
去寻觅适宜居住的星球, 首要步骤并非去瞧行星, 而是得看它的“主宰者”——恒星。科学家较为喜欢类似太阳的G型恒星, 或者稍微暗一些的K型恒星。这是为何呢? 原因在于这些恒星“性情”温和, 适宜居住的区域稳定，磁场活动较为柔和, 并且寿命也足够长久。比如说距离地球大约1400光年的开普勒 - 452b, 它的“恒星”就跟我们的极为相像。要是恒星太过“易怒”, 动不动就爆发耀斑, 那行星就算所处位置再好, 也极有可能被“烤干”。
关键的是恒星的寿命呢可, 太亮的那种恒星燃烧速度极快, 仅仅几亿年就停止燃烧了嘿, 根本就没有足够时间让生命得以进化, 然而K型恒星能够稳定地燃烧长达上百亿年, 从而为行星留出充裕的时间, 科学家还会借助光谱分析的方式, 去查看恒星是否存在重金属这些元素咧, 这些元素乃是构建岩石行星的关键“砖块”, 其含量越高的话, 就越具备形成类地行星的可能性, 所以, 挑选恒星恰似挑选房屋地段那般, 必须得稳当、长久且具备潜力。
行星要“不大不小刚刚好”
硬指标是行星本身所具备的条件, 首先, 它要处于致使温度能够让水维持液态的区域, 也就是恒星的“宜居带”之中, 若距离太近水会蒸发, 要是太远水则会结冰, 科学家亦是重视行星的个头还有体重, 有着半径最好处于介于身为地球的0.5倍至1.6倍之间的要求, 质量需在0.5倍至5倍范围内, 就像开普勒 - 186f, 其与地球的距离大概约为500光年, 它的大小跟地球相近, 它还是得以被确认的首颗类地行星。
仅凭借个头大小是不够, 还得切实考量密度才行。运用凌星法以及径向速度法, 科学家能够计算出行星的体积与质量, 随后用质量除以体积从而得出密度。要是密度小, 那么有可能是类似“气球”那般的巨行星；要是密度大, 或许就是岩石行星。LHS 1140 b便是个典型的案例, 它的质量与地球相近, 温度也恰到好处, 科学家据此判定它极有可能存在液态水。这些相关数据犹如体检报告一般, 告知我们这颗行星的“底子”状况究竟好不好。
大气和内部是“护身符”
行星是否存在大气, 决定了其能否留住水、阻挡辐射 科学家用凌星法分析穿过行星大气层的光, 以此寻找水蒸气、甲烷、二氧化碳等“生命气体” 比如TRAPPIST-1系统中的三颗宜居带行星, 科学家正使用詹姆斯·韦布望远镜仔细“嗅”其大气 大气压过大将会形成温室效应, 过小则又无法留住水, 必须像地球这般恰到好处。
行星内部同样有着重要意义, 地核活动会致使产生磁场, 这磁场宛如一把巨大的伞, 将恒星吹送过来的带电粒子给挡住, 若磁场太过微弱, 大气便会被逐步地吹散, 火星便是此方面的前车之鉴, 科学家借助计算机模型去模拟行星内部的结构, 以此查看其是否存在金属核, 举例来说, Wolf 1069 b, 距离我们仅仅只有31光年, 其质量略微大于地球质量, 科学家推测它或许拥有类似于地球那样的核幔结构, 能够对表面环境起到保护作用。
生命迹象藏在“气体指纹”里
第一步是找到水, 关键在于找到“生物信号”。科学家找寻的是那些易于由生命产生、然而极为难以通过非生物过程崭露头角的气体, 像甲烷以及氧气。倘若一颗行星的大气当中同时拥有众多氧气与甲烷, 那么极有可能是生命在“呼吸”。但需要留意, 有些气体可会“骗人”, 例如木星上的甲烷便是非生物形成的。所以科学家必须反复进行验证。
寻“碳尘线”周边行星, 这是另一种新思路。美国密歇根大学实施的研究得出这样的发现, 于恒星附近诞生的行星, 其碳含量或许比地球高出许多。这类行星虽水的含量不多, 然而会借由“脱气”进程形成充斥甲烷的大气, 进而生成雾霾。这种雾霾已在一些系外行星那里被观测到。碳作为生命的核心元素, 故而这些“碳行星”同样具备宜居的潜力。科学家正学着以更开放的眼光去看待“宜居”。
四种“神兵利器”各有神通
截至当下, 科学家借助四种方式“捕获”行星。其一为凌星法, 如同开普勒望远镜那般, 注视恒星, 观察其亮度有无呈现周期性变暗, 这套手法效率最为高, 然而条件是行星轨道需恰好对准地球。其二是径向速度法, 透过恒星的光谱“红移”或者“蓝移”, 测量出恒星因行星引力所生的细微摆动, 凭借此招能够计算出行星质量, 不过寻觅小行星极为困难。
第三种方法是直接成像法, 运用日冕仪去遮挡恒星的强烈光线, 从而给行星拍摄照片。詹姆斯·韦布望远镜竟然拍到了系外行星的那种可作为证明身份的照片。此方法能够直接查看大气的成分, 不过仅仅对那些体积庞大且光线明亮、距离恒星较远的年轻行星才会产生效果。第四种是天体测量法, 在欧洲航天局运行的盖亚卫星运用此种方式测量了数量超过10亿颗的恒星, 凭借追踪恒星的运行轨迹来寻觅行星。该方法能够找寻远距离的行星, 只是对精度方面的要求实在太高。这四种方法各自存在不足之处, 科学家以往通常采用组合方式来提升准确性。
从冰线到碳尘线，探索越走越宽
以往, 科学家着重于在“冰线”附近寻觅行星, 此“冰线”即温度低至能够结冰的区域 , 但如今, 他们转而关注靠近恒星的“碳尘线” , 在那处, 固态碳会径直变成气体, 所形成的行星碳含量高、水含量少 , 地球是于碳尘线内侧形成的, 缘此碳和水都相对较少。但宇宙里多数行星系统并非如此, 极有可能存在“碳量众多”的行星 , 这些星球会生成甲烷雾霾, 对我们传统的宜居标准构成挑战。
由开普勒 - 452b至TRAPPIST - 1, 从LHS 1140 b至Wolf 1069 b, 人类已然积攒起一份“未来家园候选名单”。虽说最近的亦处于31光年之外, 不过探测技术每年俱在进步。科学家宣称, 下一代望远镜能够直接剖析这些行星的大气, 寻觅到更确切的生命证据。这场找寻第二个地球的旅途, 则刚刚启始。
你觉得，人类真的能在有生之年找到一颗“第二地球”吗？欢迎在评论区分享你的看法，别忘了点赞和转发，让更多人一起关注宇宙探索的最新进展！
更多精彩文章请关注=>金色港湾资讯网 www.fzjsgw.com
