宜居行星

宜居行星

宜居行星(habitable planet;life-bearing planet),天文專有詞語,是指適宜人類生存的行星。科學家一直在試圖找到這樣的行星。美國國家航天航空局2011年2月2日宣布,克卜勒太空望遠鏡經過一年多的探尋,共發現了54顆“宜居行星”,可能存在支持生命的條件。

基本信息

阻礙

宜居行星宜居行星

對正在不斷演化的宇宙而言,地球早早來到了這個派對。根據一項新的理論研究,在46億年前太陽系誕生時,宇宙中只有8%適合人類居住的行星產生。即使再過60億年太陽壽命終結,這個誕生宜居行星的派對仍不會結束,還有92%的宜居行星目前仍未“出生”。
這一結論是基於哈勃太空望遠鏡與克卜勒太空望遠鏡的長期觀測,後者專注於搜尋太陽系外的行星。這項研究的作者,來自美國太空望遠鏡科學研究所STScI的彼得·博爾茲(PeterBehroozi)介紹說:“我們主要動機是了解地球在宇宙未來的處境。與所有在宇宙中形成的行星相比,地球其實屬於早期形成的行星。”
在觀測距今非常遙遠的星系後,哈勃望遠鏡為天文學家提供了一個隨星系成長,宇宙中恆星形成過程的“家庭相冊”。數據表明,宇宙產生恆星的速度在100億年前非常快,但是參與該過程的氫和氦占氣體總量的比例仍然很低。今天,恆星誕生的速度比早期要慢得多,但是依然有足夠的剩餘氣體可用,未來很長一段時間仍不斷會有恆星與行星產生。
STScI的莫莉·皮爾(MollyPeeples)說:“在大爆炸結束後,銀河系內外仍有足夠多的物質,未來將繼續‘生產’非常多的行星。”
克卜勒望遠鏡對系外行星的搜尋結果表明:位於恆星宜居帶內,表面能夠存在液態水且大小和地球相仿的行星,在銀河系是普遍存在的。根據這一調查,科學家們預測目前銀河系內應該存在約10億顆地球大小的行星,並且其中很多都是像地球這樣由岩石組成的類地行星。而在目前我們可觀測宇宙的範圍內,還有一千億個像銀河系這樣的星系,這樣估算下來得到的數字是非常驚人的。
這也給未來在恆星宜居帶產生眾多地球大小的行星提供了充足的機會,而未來100萬億年宇宙中仍將擁有恆星,這樣充足的時間行星表面出現什麼都有可能。
研究人員稱,未來像地球這樣的宜居行星更可能出現在巨型星系團或矮星系裡,因為它們還有足夠的氣體等物質形成恆星和行星系統。相比之下,我們的銀河系已經用了比較多的物質來形成恆星。
對地球文明而言,在宇宙中早出生的一大優勢,就是可以利用像哈勃望遠鏡這樣強大的設備觀測從大爆炸以來宇宙的演化史。而大爆炸與宇宙演化歷史的觀測證據,如光和其他電磁輻射,將在1萬億年後因為宇宙膨脹失控而被完全抹去。
這項研究被發表在10月20日的英國《皇家天文學會月刊》上。

必要條件

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1、不能太大(需考慮紫外線輻射);

2、不能太小(行星需要靠得非常近才能足夠溫暖,導致潮汐鎖定,一面永遠對著太陽一面永遠黑暗);

3、必須非常穩定;

4、必須是單星,或者至少離其他伴星要非常遠(不然行星軌道會被擾動,一會貼到太陽上,一會跑到天邊);

5、最好外層軌道上有幾個大行星充當垃圾桶(比如太陽系裡的木星土星),用來清掃闖入星系的彗星,小行星之類的碎片;

6、行星必須是類地岩石行星;

7、行星表面重力必須和地球差不多;

8、大氣層氣壓必須和地球差不多 ;

9、大氣層成分不能太離譜;

10、地殼活動不能太劇烈。

天文探索

存在探索

2011年2月2日,美國航天局克卜勒太空望遠鏡項目首席科學家威廉·博魯茨基在一場新聞發布會上說,“克卜勒”太空望遠鏡經過一年多探尋,發現1200多顆太陽系外潛在行星,其中54顆可能適宜生命生存。按博魯茨基的說法,這些天體中,54顆處於“宜居區段”,可能適宜生命生存。根據美國航天局定義,處於“宜居區段”意味著一顆行星與母星保持適當距離,進而為它表面存在液態水提供條件。另外,“宜居區段”行星的表面溫度大約介於零下17攝氏度至93攝氏度之間。

克卜勒-22b

科學家發現一顆宜居行星科學家發現一顆宜居行星——克卜勒-22b

2011年12月5日,美國航空航天局(NASA)宣布,該局通過克卜勒太空望遠鏡項目證實了太陽系外第一顆類似地球的、可適合居住的行星。它也是發現的最小且表面最可能存在液態水的行星。科學家們利用“克卜勒”太空望遠鏡在距地球約600光年的一個恆星系統中新發現了一顆宜居行星。該行星被命名為“克卜勒-22b”,半徑約為地球半徑的2.4倍,這是被證實的最接近地球形態的行星。美國航天局總部“克卜勒”項目科學家道格拉斯·赫金斯表示,“克卜勒-22b”的發現“是我們在發現地球孿生兄弟過程中的一個重要里程碑”。

銀河系中的發現

(左側)這是藝術家筆下的系外行星Gliese 163c,這是一顆由岩石和水體組成的行星,擁有濃厚的大氣層覆蓋,它看起來呈現一種偏紅的顏色而非白色,這是因為照射到其表面的光來自一顆紅矮星;(中間欄)這是恆星Gliese 163的實際拍攝圖像,由美國宇航局WISE探測器拍攝;(右側欄)標示出恆星Gliese 163位置的劍魚座附近天區圖宜居行星

2012年3月30日,根據英國媒體報導,在一項調查研究中,科學家探索了紅矮星周圍的常見類型的行星,而紅矮星被認為是宇宙中大多數恆星的真實面目。根據統計,大約有40%的紅矮星周圍存在位於可居住帶上的行星,這意味著那兒有合適的溫度,使得水呈現液態。但是,截止到2012年還沒有辦法了解到這些潛在的水世界中有多少是岩質行星,如果是氣態行星就另當別論了,而岩質行星可謂是真正適合居住的世界。

2012年9月24日,據波多黎各大學行星宜居環境實驗室網站報導,使用歐洲南方天文台HARPS設備的天文學家們在一顆紅矮星Gliese163周圍宜居帶內發現一顆新的潛在系外宜居行星。這顆行星被命名為Gliese163c,其質量約為6.9倍地球質量,圍繞其中央母恆星的公轉周期約為26天。它已經被歸入系外行星中的“超級地球”類別,這是指那些質量和地球接近,遠小於木星乃至天王星海王星等氣態巨行星的系外行星類別。美國宇航局的克卜勒空間望遠鏡項目已經在其超過2300顆待確認疑似系外行星候選目標中探測到大約27顆潛在的宜居行星體,其中有一部分看起來似乎和地球非常相似。不幸的是,這些行星體和我們之間的距離相比Gliese163都太過遙遠了。

2012年12月10日有媒體稱,美國波多黎各大學的天文學家正在編制一份銀河系內、太陽系外的“宜居行星目錄”,這項雄心勃勃的計畫已經開始一年,研究人員已經找到了7顆可能適宜生命存在的行星。這7顆行星的名字分別是Gliese581d、HD85512b、Kepler22b、Gliese667Cc、Gliese581g、Gliese163c和HD40307g。“宜居行星目錄”使用的評估標準包括質量、體積以及接收恆星能量的情況等。

宜居行星簡介

Gliese832c

Gliese 832 cGliese 832 c
研究人員表示,這可能是迄今為止發現的距離我們最近的系外行星,而且也許它擁有與我們地球上一樣的溫度,只是季節變化比我們更大。一個國際天文學小組稱,這顆系外行星位於恆星Gliese832的“可居帶”里,即距離主星不遠也不近,因此這顆行星表面可以存在液態水。Gliese832c每36天圍繞主星運行一周。然而它的主星是一顆比我們的太陽更昏暗、溫度更低的紅矮星,因此,儘管Gliese832c的運行軌道距離主星更近,但是它接收到的恆星能量,大約與我們的地球一樣多。
美國阿雷卡納特波多黎哥大學行星適居性實驗室負責人阿貝爾-門德茲-托雷斯說:“這些因素促使Gliese832成為3顆最像地球的行星之一,並是最靠近地球的3顆行星之一,成為接下來要進行觀測的一個主要目標。假設這顆行星具有類似的地球大氣,也許它會擁有像地球一樣的溫度,只是季節變化更大。”然而,這顆行星的主要成分和大氣等其他未知因素,將會導致這顆行星與地球存在很大不同,甚至是不可居。該科研組寫道:“迄今為止Gliese832的兩顆行星就是我們的太陽系按照比例縮小的版本,它擁有一顆位於內側的潛在的類地行星和一顆位於外側的類似木星的巨型行星。這顆巨型行星在Gliese832系裡可能也起著類似於木星在我們的太陽系里所起的動力作用。”

格利澤581g

格利澤581g格利澤581g
這顆行星的發現非常具有爭議性。它首次發現於2010年,但證實它身份的過程卻非常曲折。波多黎哥大學卻堅稱它是最可能存在外星生命的行星候選者。這顆多岩石行星距離地球20光年,質量大約是地球的2至3倍。它環繞著自己的母星位於天秤座的格利澤581以30天的周期公轉。圖:這張藝術家印象圖顯示了格利澤581g系統內的四顆行星以及它的宿主恆星。前景圖裡的行星是格利澤581g,它位於恆星可居住區,然而有的科學家卻對格利澤581g是否真的存在表示質疑。

格利澤667Cc

格利澤667Cc格利澤667Cc
另一顆超級地球格利澤667Cc距離地球也非常近:它位於距離地球22光年的天蠍座。該行星大小至少是地球的4.5倍,環繞自身恆星的公轉周期為28天。該行星的母星GJ667C其實是一個三星系統的一部分。該恆星是一顆M級的矮恆星,質量大約為太陽的1/3。離地球大約6.97秒差距(22.7光年)。除了三個相互有引力約束的恆星系統外,它還包括第四個光學密近成員(視星等為12),這個第四成員與上述三恆星系統沒有引力約束,但用裸眼看來這四顆星就仿佛是一顆暗星,視星等為5.89。該系統有著相對較高的運行速度,每年超過1角秒。

克卜勒-22b

克卜勒-22b克卜勒-22b
2011年12月5日,美國航空航天局(NASA)宣布,該局通過克卜勒太空望遠鏡項目證實了太陽系外第一顆類似地球的、可適合居住的行星。它也是迄今發現的最小且表面最可能存在液態水的行星。雖然克卜勒-22b體積比地球大,但它環繞的恆星在大小和溫度方面都與太陽相當。克卜勒-22b體積是地球的2.4倍,假設它產生的溫室氣體效應與地球上的相似,那么它的地表溫度大約為72華氏度(22攝氏度)。它的恆星系統距離太陽600光年,位於天鵝座。

HD40307g

HD40307gHD40307g
超級地球“HD40307g”位於恆星可居住區內。它位於畫架座,距離地球42光年。由於它距離地球非常近,因此未來望遠鏡或可能觀測到它星球表面。它距離恆星5600萬英里(9000萬公里),大約是地球太陽距離(9300萬英里,也即1.5億千米)的一半。圖:藝術家印象圖顯示新發現的外來行星HD40307g,它和宿主恆星以及兩個其它行星組成一個六星系統。

HD85512b

HD 85512bHD 85512b
2011年利用位於智利的高精度徑向速度行星搜尋器儀(HARPS)發現了50顆行星寶藏,其中之一便是HD85512b。是繞行位於船帆座的K型主序星HD85512(又稱為格利澤370)軌道上的行星,距離地球約36光年,又稱為格利澤370b(Gliese370b)。因為HD85512b的質量至少是地球質量的3.6倍,所以HD85512b被認為是一顆超級地球,也是科學家直到目前為止所發現最小的行星之一,正好位於適居帶的邊緣。2011年8月17日發現的HD85512b與格利澤581d被認為是適合人類居住的候選行星,研究人員希望有朝一日能夠查明該行星表面是否存在水。

格利澤163c

格利澤163c格利澤163c
這顆行星質量大約是地球的7倍,母恆星是紅矮星格利澤163。母恆星與地球的距離大約是49光年或15秒差距,位於劍魚座。格利澤163c是行星系統三顆行星的其中一顆,質量至少是地球的6.9倍,因此被分類為超級地球(2.5到10倍地球質量類地行星)它很可能是一顆非常大的多岩石恆星或者矮氣體巨星。格利澤163c以26天的周期環繞自身黯淡的恆星公轉。右圖:超級地球格利澤163c的藝術家印象圖,該行星或可能支持微生物存在。是一顆可能適合居住的太陽系外行星。

格利澤581d

格利澤581d格利澤581d
繞行位於天秤座的紅矮星格利澤581,距離地球約20.5光年。它的質量為地球質量的8倍,被認為是一顆超級地球。於2007年發現格利澤581d的科學家小組在2009年4月下旬藉由新的觀測結果判斷該行星位於適居帶當中,意味著它可能有液態水或生物存在。至少一項研究支持格利澤581d或可能存在厚厚的二氧化碳大氣層。該行星環繞一顆紅矮星運行,同時它還是另外一顆潛在可居住行星格利澤581g的姐妹行星。

或存在一億顆

銀河系銀河系
銀河系內有一億多個地方或可以支持複雜生命的存在。科學家們調查了1000多顆行星並使用了考慮行星密度、溫度、基質(液體、固體或者氣體)、化學過程、與恆星的距離以及年齡的公式。利用這些信息,他們計算並提出了生物複雜性指數(BiologicalComplexityIndex,簡稱BCI)。
BCI計算表明1%-2%的行星的BCI等級高於木星的衛星木衛二,後者據稱存在一個地下全球性海洋,或可能支持生命形式的存在。考慮到銀河系內大約有100億顆恆星,BCI的結果暗示了1億顆可能的宜居行星。
儘管或可能支持複雜生命存在的行星數量非常多,銀河系是如此廣袤以至於具有較高BCI值的行星相距都非常遙遠,科學家們這樣表示。最臨近也最有潛力的系外行星系統是格利澤581,它擁有兩顆明顯可能支持複雜生物圈的行星。地球距離格利澤581大約20光年。
“看來我們獨立存在的可能性非常低,”研究人員說道。“然而那些複雜程度與我們相當的生命形式可能距離我們非常遙遠,在可預見的未來與這些外星生命見面是不太可能的。”

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