星際殖民新希望!富含“生命之源”的系外行星數量遠超我們想象

  (圖片來源於Value Walk)

  一直以來,尋找一顆與地球物質結構類似的星球,作為地球“末日”後的新家園,是天文學界的最高目標之一。至今為止,對於人類的觀測技術而言,宇宙仍是浩瀚無垠,找尋某個特殊星球依然如大海撈針。幸而,科學家們近日發現,在太陽系以外,富含水的星球遠比我們之前想象的多。

  1992年,人類首次發現並不圍繞太陽公轉的行星。這類圍繞各自宿主恆星運行的系外行星,引發了人們對這些構成,以及它們是否適合生命——當然是我們所理解的生命——存在的爭論。近來,開普勒太空望遠鏡傳來的最新數據表明,在此前發現的許多系外行星中,有不少可能含有多達50%的水,而存在液態水,被科學家認為是生命存在的前提。以重量衡量,地球的含水量只有0.02%,還不及這些系外行星。

  項目首席研究員、哈佛大學博士李增(音)在會議上說:“突然知道宇宙中有這麼多“水世界”,是一個巨大的驚喜。”

  為了確認什麼樣的星球可能存在生命,科學家從太空望遠鏡傳來的數據中,篩選了4000顆候選星。經過研究,他們將行星分成了2類:一種是半徑約為地球1.5倍的星球,另一種的平均半徑則為地球2.5倍。國際科學家小組分析了這些系外行星,比較了它們的質量,以及蓋亞衛星測量的半徑,最終建立了一個研究富含大量水的系外行星的模型。

  “我們研究了(系外行星)質量與半徑的關係,並建立了一個相對合理的模型,”李增說。“模型表明,那些半徑在地球1.5倍左右的系外行星,往往由岩石組成(質量通常是地球5倍),而半徑為地球2.5倍的(質量為地球質量的10倍)的行星,則有可能是一個‘水世界’。”

  不過,這個“水世界”和人們想象的有所不同。

  “這些是水,但並不是地球上常見的水,”李增補充說,“它們的表面溫度預計高達200-500℃,因此面上應該是被水蒸氣籠罩,下方才會凝結成液態水。而再往深處走,我們會發現,這些水在到達固體岩石核之前,變成了高壓冰。這個模型的美妙之處在於,它對於這些行星的已知事實,有著很強的解釋力。”

  項目人員補充解釋道,根據他們收集的數據,在已知所有體積比地球大的系外行星中,約35%含有水。甚至於,這些水可能構成類似於木星、土星、天王星和海王星這樣的巨行星的核心。

  當然,這只是根據初步數據得到的結論,想要進一步探索這些系外行星,還要等美國“苔絲”衛星(Transiting Exoplanet Survey Satellite,TESS)上天執行任務。另外,跳票多年的韋伯太空望遠鏡,一旦上天,也將給系外行星觀測人員提供大量數據。苔絲任務副科學主任、麻省理工學院行星科學教授西格爾(Sara Seager)希望,未來的系外行星大氣——厚蒸汽大氣——觀測能夠支持或反駁當前的發現。

  正如前文所說,富含水只是一個行星出現生命的前提,想要居住,還需滿足更高標準。當然,也並不一定需要達到地球這樣完美的程度。大致來說,這些行星和宿主恆星之間需要維持一個適當的距離。以地球為例,地球離太陽不近,因而被過多熱量和輻射烤糊,但也不太遠,不至於冷得難以生存。

  此外,行星還需具備岩石表面,像木星、土星和天王星等等氣態行星,就沒有存在生命的可能;行星還需要足夠的體積,以容納一個“熔融核心”。地球有地核,一方面可以利用地熱為表層提供熱量,另一方面,它會將所有沉積物融化後送到地表,循環使用;這類行星需要有特殊的大氣,防止二氧化碳和其他氣體逃逸。這樣的大氣層既能使星球保持溫暖,又能防止輻射。

  最後一點是,這些行星的周圍需要存在一些巨行星,用自己的引力,將威脅行星的天體——比如隕石——吸引過去。

  在當前的觀測範圍內,天體生物學家認為,太空中應有約500個符合條件行星。即便如此,科學家仍然很難說這些行星上是否有智慧生命。在相當長的時間內,地球上的生命都是以微生物狀態存在。微生物在地球上已經存在了35億年,而地球上最早的岩石大約在38億年前形成。

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