另一個地球實現!科學家詳解比鄰星附近的宜居星球

2020-12-02 驅動之家

歐洲南方天文臺公布了一項重要發現，科學家們在距離地球最近的恆星（除太陽外）比鄰星的周圍發現了一顆系外行星，引發廣泛關注。

比鄰星位於半人馬座，是距離太陽系最近的恆星，最新研究確認其周圍存在一顆地球大小的行星，並且由於到恆星的距離適中，這顆行星的表面溫度很有可能較為溫和，從而能夠允許水體以液態形式在其地表存在。這項發現的相關論文已經發表在8月25日出版的《自然》雜誌上，從而滿足了科幻作家們長期以來的一個夢想，那就是找到了一個距離足夠近的潛在宜居星球，以便作為未來人類跨出太陽系之後首次遠徵的第一站。

倫敦大學瑪麗皇后學院的天文學家格列姆·安哥拉達-艾斯卡德教授是作出這項發現的研究組負責人，他表示：「搜尋生命的旅程開始了。」

人類對於這一近鄰世界的首次探索或許會從前不久宣布的「突破攝星」計劃開始，該計劃設想在未來數十年內建造大批量的微型雷射驅動恆星際飛船，這樣的微型飛船能夠能夠達到大約20%的光速。如果能夠實現，那麼這些飛船將可以在20年左右的時間裡跨越分隔了我們與比鄰星之間大約4.2光年的廣袤空間，抵達這次發現的這個嶄新的行星世界。

此次在比鄰星周圍發現的這顆行星質量至少是地球的1.3倍。這顆行星圍繞一顆紅矮星，也就是比鄰星運行，公轉的周期是11.2天。這顆恆星的質量和亮度都要比太陽小得多，從地球上用肉眼是無法在夜空中看到比鄰星的。位於紐約的哥倫比亞大學的天文學家大衛·基平表示：「如果要你選出你最希望看到的行星類型，再讓你選出這顆行星圍繞運行的，你最希望看到的恆星類型，那麼這就將是最好的結果。」他說：「真是不可思議！」

先前的研究已經提示天文學家們，在比鄰星周圍可能存在一顆行星。從2000年開始，一臺安裝在南美洲智利境內歐洲南方天文臺（ESO）的特殊光譜儀開始搜尋由於隱藏的未知行星的引力拖拽作用而導致的比鄰星晃動效應。

觀測的結果顯示，比鄰星的光譜中存在周期為11.2天的規律性變化。但天文學家們無法排除這個信號是由於恆星本身活動所造成的假象的可能性，比如恆星耀斑的出現也有可能產生類似的信號。

生命存在的機率

在2016年1月份，安哥拉達-艾斯卡德和他的同事們發起了一項行動，旨在最終敲定此前一直被懷疑可能存在於比鄰星近旁的系外行星目標。歐洲南方天文臺滿足了他們的申請，批准他們使用該機構的另外一臺行星搜尋設備，並且從1月19日到3月31日之間，幾乎每天晚上他們都能夠獲得20分鐘的觀測時間。安哥拉達-艾斯卡德表示：「在我們連續觀測了10個晚上之後，情況已經變得愈發明朗了。」

項目組將他們開展的這一行動命名為「黯淡紅點」（pale red dot），很顯然這個名字來源於1990年美國宇航局旅行者-1號飛船在太陽系邊緣所拍攝的那張著名照片「黯淡藍點」。由於比鄰星是一顆紅矮星，因此它附近的系外行星看上去很有可能是偏紅色或者橘色的，就像地球上在傍晚的和煦暮光照耀下的景象。

儘管這顆行星運行的軌道位於比鄰星的宜居帶內，理論上有可能允許其表面存在液態水，但如果綜合考慮其他條件，則這顆行星上存在生命的可能性很低。首先這顆行星很有可能處於潮汐鎖定狀態，這就意味著它永遠會有一面是面朝它的「太陽」的。

這將導致其半個星球陷入酷熱，而另外半個星球則處於永恆的黑暗和冰凍狀態。除此之外，紅矮星劇烈的活動可能會釋放大量毀滅性的X射線，持續轟擊其不遠處的行星，將任何生命徹底摧毀。最後，我們目前還無法確定這顆行星是否存在一個能夠起到保護作用，對生命友好的大氣層。

比鄰星本身屬於半人馬座α，這是一個三合星系統。在2012年，《自然》雜誌曾經刊載一篇文章，報告在該系統內另外一顆成員恆星半人馬座αB周圍發現一顆地球質量的系外行星。然而該結果後來受到同行質疑，目前基本已經被否定。不過，對於此次比鄰星周圍系外行星的發現，業內相關專家基本認為是可靠的。

德國圖林根州天文臺的天文學家雅迪·哈茨表示：「人們都叫我『質疑先生』，但我認為這次的結果是比較可靠的。」

證據確鑿

這一次，結合最新觀測數據和其他一直可追溯到2000年的原有數據，大大增加了該研究結果的可靠性。研究團隊成員，美國德克薩斯大學奧斯丁分校的天文學家邁克·恩德爾表示：「在相當長的一段時間內，該信號在相位與振幅方面都非常清晰。這是一顆行星存在的確鑿證據。」甚至，相關數據還暗示在該系統內可能還存在著另外一顆行星，其公轉周期大致在100~400天之間。

研究組現在想要確定這顆行星在公轉過程中是否會經過比鄰星的前方。當然這樣的機率很低，但如果這樣的凌星現象的確出現，那麼這將幫助科學家們判斷這顆行星的 諸多細節參數，比如它究竟有沒有大氣層的存在？目前，一個由基平領導的獨立小組正在積極搜尋比鄰星可能存在的掩星現象，科學家們正努力從大量數據中搜尋任 何與此相關的蛛絲馬跡。

美國賓尼法尼亞州立大學的天體物理學家斯特恩·斯加德森表示，此次在比鄰星附近發現系外行星的成果出現的時機恰逢科學界正越來越對圍繞紅矮星運行的小質量系外行星的興趣與日俱增的時候。美國宇航局的克卜勒空間 望遠鏡的相關成果已經證明了這類恆星周圍存在小質量巖石行星是一種普遍現象，而紅矮星本身也是銀河系內數量最多的恆星類型。他說：「這是對於這項戰略的最佳支持。」

有朝一日，今天我們找到圍繞比鄰星運行的系外行星的這項成就，或許將被證明是開啟行星研究領域一個全新時代的裡程碑式事件。基平指出：「它為我們提供了一個目標和著眼點，以便我們能夠據此研製下一代的望遠鏡，甚至有朝一日直接飛往那裡進行實地探訪。」他說：「而這正是將系外行星科學推進到下一階段所需要的。」


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