宜居行星,不僅擁有地利,還需搶佔天時

2021-01-13 騰訊網

一項新的研究表明,在我們銀河系132億年歷史中早期形成的巖石行星,相比後來形成的行星,產生的環境對於生命發展更友好。研究人員說,形成於銀河系歷史較早時期的行星更有可能形成適宜的地質構造、磁場以及其他我們所知的利於生命進化存續的條件。

圖解:藝術家對可能宜居的地外行星——克卜勒-1649c的描繪,這顆行星圍繞著它的主紅矮星運轉 (圖源: NASA/Ames Research Center/Daniel Rutter)

「行星的地質構造對生命的繁息十分重要,而最佳的地質構造條件貌似只存在於銀河系早期形成的行星中,而這之後便很難再現,」雪梨麥格理大學麥格理行星研究中心的主管、主要研究者克雷格·奧尼爾說道,「對存在的生命來說,他們擁有的條件便已經是很好的條件了。」

奧尼爾和他的同事們研究銀河系中的系外行星——太陽以外的恆星軌道上的行星。

「由於相隔甚遠,我們能夠獲得的系外行星的信息有限,但我們可以了解一些因素,比如說位置、溫度和一些對地質化學的推測,」奧尼爾說,「這就允許我們模擬它們形成的過程。

研究團隊將這些參數塞進行星形成模擬器中,利用在坎培拉的澳大利亞國立大學的國家計算基礎中心的處理器進行運算。研究者們發現,在銀河系歷史的相對早期形成的行星更有可能發展出一種地質構造——起到一個類似內置恆溫箱的作用,而表面又足夠涼爽能夠讓我們已知的生命體發展進化。

奧尼爾說,在很多方面上,缺乏這種地質構造對於生命形成都是個壞消息。「這不僅僅影響著地表溫度,這同時意味著星系的內核保持高溫狀態,阻礙了磁場的形成,」他說,「如果沒有磁場,行星將失去阻擋恆星輻射的屏障,從而傾向於丟失它的大氣層,因此生命將更加難以維繫。一個行星需要足夠幸運,同時擁有合適的位置,合適的地質化學特性,並在合適的時機形成,才能使生命得以繁息。」

此外,行星的地質化學同樣受其形成的時代影響,因為星系的化學成分一直在隨時間而變化。舉例來說,在後來,隨著超新星爆炸,更多較重的物質在星系中散布,而形成恆星和行星所需的較輕的物質(比如氫、氦)則愈發稀少。

這些新的研究結果在6月21日和26日之間舉行的戈爾德施密特線上會議2020中發表。

相關知識

太陽系外行星,或簡稱系外行星(Exoplanet),是位於太陽系之外,不繞行太陽公轉的行星。截至2020年6月底,已經被確認的系外行星總共有4281顆,當中約有71.3%是透過凌日現象發現的;這些行星分屬3163個行星系,其中有701個多行星系[5]。克卜勒任務已經檢測到18,000顆行星候選者,包括262顆位於潛在適居帶的候選者[6][7]。

在銀河系,估計有數十億顆恆星(若每顆恆星都至少有一顆行星,將導致有1,000億至4,000億顆行星)[2][3][4][8],不只在恆星周圍有行星,也有自由移動的行星質量天體[9],而已知最靠近的系外行星是比鄰星b。

幾乎所有已經發現的系外行星都在我們自己的銀河系內,但是有少量的銀河系外行星可能可以被檢測出來。哈佛-史密松天體物理中心在2013年1月提出的一份報告中提到:估計在銀河系內「至少有170億顆」地球尺度的系外行星[10]。

數百年來,許多哲學家和科學家都認為在太陽系以外應該也有行星的存在,但是沒有辦法知道行星有多普遍,或是與太陽系行星的相似度又是如何。在19世紀,許多的偵測方法被提出來,但最終所有的天文學家得到的結果都是否定的。第一個被確認的檢測出現在1992年,發現有幾顆質量類似地球的天體環繞著脈衝星PSR B1257+12[11]。在主序帶恆星發現行星的第一個偵測結果出現在1995年,在鄰近的飛馬座51發現了以4天周期公轉一周的巨大行星。由於觀測技術的進步,自此之後偵測到的數量與效率迅速的增加[5]。有些系外行星被大望遠鏡直接拍攝到影像,但絕大多數的系外行星都是經由徑向速度測量檢出的[5]。除了系外行星,「系外彗星」(在太陽系之外的彗星)也被發現,也許在銀河系內也是很普遍的[12]。

作者: Elizabeth Howell

FY: Sonic Hedgehog

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