2013年4月25日 星期四

開普勒望遠鏡發現迄今最宜居系外行星

  新浪科技訊 香港時間4月25日消息,據美國有線電視新聞網(CNN)報導,地球上一片喧囂,但是天文學家們已經將他們的目光投向了遙遠的系外行星,他們希望有朝一日能在這些天體上發現生命的線索。本週四,天文學家們宣佈他們新發現了3顆迄今和地球最接近的系外行星候選體,不過它們都非常遙遠。

  美國宇航局的開普勒空間望遠鏡正運行於太空之中,對超過15萬顆恆星進行嚴密監視,以期能從它們的近


旁找出隱匿的行星的蹤跡。有關其中的兩顆行星──Kepler-62e 和 Kepler-62f 的消息在本週四出版的《科學》雜誌上作了報導。它們都屬於一個擁有5顆行星的系統,其中可能擁有宜居條件的幾顆行星位於最外側的軌道上。這些行星圍繞運行的母恆星──正如地球圍繞運行的太陽──名為Kepler-62,這是一顆單顆的恆星,這一點也和太陽一樣。此次發現的第3顆但是沒有在《科學》的論文中被提及的行星名為Kepler-69c。有關這顆恆星的描述被發表在《天體物理學雜誌》上。

  這是迄今天文學家們在宜居帶中找到的最小的行星體之一,所謂宜居帶就是指在一顆恆星周圍由於距離適當,從而允許行星體表面的水以液態形式存在的區域。相比其它兩顆行星,Kepler-69c位於宜居帶的可能性更小一些,但是天文學家們不能排除這一可能性。

  美國加州灣區環境研究所的開普勒項目科學家托馬斯‧巴克萊(Thomas Barclay)說:“基於所有這些發現,地球正變得越來越不顯得那麼特殊,和地球相似的行星或許遍佈於宇宙之中。”

  不過當然了,在我們可預見的將來,我們中的任何人都還不可能真正站立在另外一顆這樣的行星上。以Kepler-62恆星為例,其距離地球約1200光年,而另一顆周圍擁有行星的恆星Kepler-69距離我們則有2700光年之遙。這裏所說的光年是一個時間單位,表示光在一年的時間內通過的距離,折合成公里數大約相當於9.6萬億公里。

  新行星簡介

  開普勒項目首席科學家威廉‧布魯基(William Borucki)表示,行星的大小越小,它便越有可能是一顆岩石質行星,它是氣態行星的可能性也就越小。基於這一觀點,Kepler-62f(比地球大40%)很有可能是此次新發現的幾顆系外行星中最接近地球的。布魯基認為這可能是一顆岩石行星,擁有極冠,陸地和水體。它每隔267.3地球日圍繞中央的恆星運行一週。他說:“如果你站在行星Kepler-62f地表,你抬頭看到的恆星大小會比我們站在地球上看太陽更大,但是實際天空的亮度卻會像是在地球上一個多雲的日子。這顆行星表面環境的亮度要比地球低5倍。”

  相比之下,行星Kepler-62e比地球大大約60%,到恆星的距離也更近一些。這顆行星表面可能大部分是被深海覆蓋的,這是一個水世界。它圍繞恆星公轉的週期大約是122.4天。布魯基表示:“我們此次發現的所有行星都和我們自身太陽系內部的行星非常不同。”

  布魯基指出,行星Kepler-69c圍繞運行的中央恆星性質和我們的太陽非常相似。這顆行星本身大約比地球大出70%。這也可能是一個水世界,擁有數千米深的水體。這顆行星同樣讓科學家們感到興奮,因為它是天文學家們迄今發現圍繞一顆類太陽恆星運行並位於宜居帶範圍內的最小質量行星。

  不過布魯基也認為這顆行星表面不太可能擁有岩石表面。根據現有資料分析,行星Kepler-69c的環境溫度可能遠高於地球,因此它更有可能和金星相似。布魯基說:“或許這裏會存在生命,這些生命的樣子很有可能與我們目前所知的非常不同。”

  德國馬普研究所科學家,研究組負責人麗薩‧卡爾騰格(Lisa Kaltenegger)在一次新聞發佈會上表示,如果將這種“宜居帶”的概念應用到太陽系中,那麼地球和火星都會落在宜居帶範圍內,然而火星的質量太小,無法維繫一個足夠規模的大氣層從而實現對環境溫度的維持。但儘管如此,好奇號火星車已經在這顆紅色星球上找到了充分的証據証明在地質歷史時期火星曾經擁有適合微生物生存的宜居環境。

  其它可能擁有生命的星球

  布魯基表示,此次發現的這些系外行星都是迄今為止所知道的最佳生命孕育地,但並不排除在其它天體上同樣擁有孕育生命的條件。比如2011年12月宣佈發現的Kepler-22b,這顆行星也被認為是可能存在生命的有力競爭者。其直徑約為地球的2.4倍,距離地球約600光年。

  一般認為行星Kepler-22b擁有和地球相似的溫度條件,其繞轉的恆星相比太陽溫度更低一些,也因此稍顯暗淡,不過這顆行星本身距離它的“太陽”的距離也相應地要近15%左右。

  另外還有比較有名的是Gliese-581g,它是2010年9月份宣佈發現的一顆系外行星。從它的環境條件對植物和動物的生存適宜性而言,這顆行星被認為比Kepler-22b和地球更加相似。並且這顆系外行星距離地球僅有20光年左右,這一距離非常近。不過關於這顆行星是否確實存在則仍然存在爭議。

  在Gliese-581g所在的行星系中還有其它成員,比如Gliese-581d。根據波多黎各大學行星宜居性實驗室的研究,這顆行星同樣是進行外星生命現象搜尋工作的關注目標。然而,正如其它行星目標一樣,我們都從未對這些星球的大氣層進行過觀測或研究,因此這些星球是否的確擁有宜居性仍然不得而知。

  美國麻省理工學院行星科學教授薩拉‧賽吉爾(Sara Seager)表示:常常當你發現某種類型行星的首個案例之後,接下來很快就會發現大量的這種類型的行星。薩拉曾經在開普勒項目組任職,但現在已經離職。她說:“恆星周圍宜居帶中的行星應當是普遍存在的。”

  賽吉爾將此次這3顆行星的發現稱為“一項偉大的里程碑”,不過這次發現的系外行星並不是首次發現太陽系外的潛在宜居行星,並且由於距離太過遙遠,我們暫時也還無法獲取進一步的更多資料數據。她說:“我們或許永遠都無法確認在這其中的某一顆行星上是否存在海洋或是其它生命的線索。”

  確認行星,而非大氣層

  開普勒項目的目標並非搜尋外星生命,而僅僅是搜尋圍繞其它恆星運行的行星體。開普勒望遠鏡於2009年發射升空,借助這台強大的空間觀測設備,科學家們得以對遙遠恆星的亮度進行精密地測量。這種恆星亮度的變化是由於行星在視線方向前方遮擋恆星光芒導致的。科學家們對這些亮度下降的信號進行細緻的分析,排除各種其它可能的因素,並最終確認這一信號是否確實是系外行星導致的。由於距離遙遠,因此開普勒望遠鏡得以一次對大量的恆星進行監視測量。這一道理非常簡單,想像你站在紐約時報廣場,你不可能一次監視15萬人,因為你身在其中,距離太近。但是如果你身處的位置足夠遠,那麼你就可以做到將15萬人同時納入視野。

  到目前為止,開普勒望遠鏡總計已經發現了122顆得到確認的系外行星以及超過2700顆候選行星體。上週四又新宣佈了7顆新發現的行星,其中3顆位於宜居帶,剩下的4顆則位於宜居帶範圍之外。

  當然這也並不是我們目前僅有的搜尋系外行星的手段。比如科學家們利用設在美國夏威夷的凱克-1望遠鏡發現了Gliese-581系外行星系統。研究人員使用的是一種不同的,被稱作“徑向速度法”的觀測方法。望遠鏡的光譜儀讓科學家們得以察覺出恆星出現的輕微晃動,這種晃動是其周圍行星的引力作用的結果。

  而說到對這些系外行星大氣層的觀測則是完全另外一項探測任務了。如果未來實施這樣一項任務將可以幫助回答一些最重要的問題:這些行星的大氣中含有二氧化碳或水汽嗎?有氧氣嗎?

  不過巴克萊表示:“美國宇航局未來的探測任務可能會將關注的重點更加側重放在我們更有希望進行詳盡觀測的,那些距離較近的行星目標上。”(晨風)



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