NASA發現新地球 12個小知識了解第二個地球

2021-01-13 和訊科技

  NASA發現新地球:美國國家航空航天局NASA23日宣布,一顆1400多光年外的行星可能是迄今為止最像地球的宜居行星。NASA發現新地球,由NASA的克卜勒望遠鏡發現。

NASA發現新地球,指的是克卜勒452b。

  這是地球與克卜勒452b的對比圖,是不是挺像?不過需要指出的一點是,右側這顆行星的形象,只是藝術家想像中克卜勒452b的模樣。

  NASA發現新地球,關於這顆備受關注的太陽系外行星,我們都確切知道些什麼,關於NASA發現新地球,又有哪些是我們還無法確定的呢?

  1、NASA發現新地球,在哪個星座?

  這顆行星由克卜勒空間望遠鏡發現。在為期4年的任務期間,克卜勒望遠鏡始終盯著天鵝座附近的一小塊天區持續觀測。新發現的這顆行星,就位於克卜勒的觀測視場之內,屬於天鵝座。

克卜勒空間望遠鏡,以及它連續觀測了4年的天區。圖片

行星凌星示意圖。圖片

  2、NASA發現新地球,有多遠?

  克卜勒452b繞著一顆類似於太陽的恆星旋轉,距離地球大約1400光年。如果按照新視野號探測器飛掠冥王星的速度,也就是14千米/秒的速度飛向這顆行星,大約需要3000萬年才能抵達那裡。不過,考慮到新視野號在遠離太陽的過程中,速度還會進一步減慢,因此實際需要的時間只會更長才對。當然,新視野號並沒有飛向克卜勒452b的方向,因此永遠不可能飛到那裡。

  3、NASA發現新地球,能看到嗎?

  不要說這顆行星,就連它繞著旋轉的那顆恆星,我們在地球上都無法用肉眼看到,哪怕是在觀星環境最好的地方。克卜勒望遠鏡監測的絕大部分恆星,亮度都在14-16星等之間,跟地球上看到的冥王星亮度差不多。事實上,就算使用地球上威力最大的望遠鏡,天文學家也不可能直接看到這顆行星,更不用說看清楚它的模樣了。

  4、NASA發現新地球,怎麼發現的?

  克卜勒452b繞著一顆恆星旋轉,每轉一圈就會恰好從恆星前方經過一次,遮擋住那顆恆星射向地球的一部分星光。於是在地球上看起來,這顆恆星的亮度每隔一段時間就會短時間內突然變暗一些。這種現象被稱為凌星。如果周期性地出現恆星短時間變暗的現象,可能就意味著這顆恆星的周邊存在這樣一顆行星。這也是克卜勒望遠鏡尋找太陽系外行星的主要方法。

  5、NASA發現新地球,有多大?

  行星越大,凌星時遮擋的星光就越多,反之亦然。因此,準確測量凌星時恆星亮度的變暗幅度,就能夠精確測定行星和恆星的相對大小。而恆星的大小,能夠通過精確的恆星模型加以推斷。於是,天文學家即便根本看不到這顆行星,也能夠通過凌星觀測,測出克卜勒452b的直徑要比地球大60%。這是天文學家唯一能夠確定的、有關這顆行星本身的參數。至於其他重要參數,比如它的質量有多少,由什麼物質構成,氣溫多少度,天文學家現在都還一概不知。

克卜勒452b距離它的「太陽」要比地球距離太陽稍遠一些,但仍位於宜居帶內。圖片

  6、NASA發現新地球,是巖石星球嗎?

  在我們的太陽系裡,行星明顯分成兩類:一類跟我們地球一樣,主要由巖石構成;另一類則比地球大得多,主要由氣體構成。然而,對於直徑比地球大、又大不太多的克卜勒452b,天文學家就無法準確判斷了。根據發現者的合理「猜測」,克卜勒452b有很大的可能性是一顆巖石星球。然而,美國加州理工的天文學家萊斯利·A·羅傑斯(Leslie A. Rogers)今年在《天體物理學報》上發表過一項研究,對大量已知大小和質量的太陽系外行星進行了統計,證明絕大多數像克卜勒452b一樣大小的行星都不是巖石星球。因此,現在不能肯定它就是一顆巖石星球。

  7、NASA發現新地球,有生命嗎?

  確切地說,沒人知道那裡有沒有生命,哪怕是天文學家。根據凌星出現的時間間隔,天文學家確實能夠準確測定克卜勒452b的公轉周期——那裡的一年相當於地球上的385天。據此,天文學家能夠計算它到恆星的距離,恰好位於所謂的「宜居帶」內。換句話說,克卜勒452b和地球一樣,距離各自的太陽不遠不近,不至於天寒地凍水凝成冰,也不至於天燥地熱水蒸成氣。然而,一顆星球就算處在宜居帶內,也不能保證就一定有水能夠在表面流淌,月亮就是一個反面例證。更何況,就算真的有水,離出現生命也還差著十萬八千裡呢!

  這些是目前已知與地球類似的宜居行星,從左往右分別是:克卜勒22b、克卜勒69c、新發現的克卜勒452b、克卜勒62f、克卜勒186f,以及地球。圖片

  8、NASA發現新地球,最像地球嗎?

  克卜勒452b不能說是最像地球的太陽系外行星。舉例來說,2014年宣布發現的克卜勒186f,半徑是地球的1.17倍。而今年年初宣布發現的克卜勒438b,半徑更是只有地球的1.12倍。這兩顆行星都處在各自恆星的宜居帶內,也都比克卜勒452b更接近於地球的大小。只不過,那兩顆行星所環繞的恆星,都要比太陽小得多,也暗得多。而克卜勒452b所環繞的恆星,卻非常類似於太陽,只比太陽重4%,大10%,亮20%,連表面溫度都一模一樣。因此,如果把恆星也考慮進來的話,克卜勒452b就當仁不讓,確實稱得上是「另一個地球」,只不過它本身還是不太像地球罷了。

  克卜勒空間望遠鏡已經發現了12顆半徑不超過地球2倍的宜居行星。圖中行星大小按相對比例繪製,恆星則在相應比例的基本上又縮小了25倍。圖片

  9、NASA發現新地球,還有更多宜居行星嗎?

  克卜勒452b既不是唯一的一顆宜居行星,甚至也不是最像地球的宜居行星。僅在克卜勒望遠鏡已經確認發現的1030顆太陽系外行星之中,就有12顆宜居帶內的行星直徑介於地球的1倍到2倍之間。事實上,克卜勒任務的主要目標並不是要尋找「另一個地球」,而是通過這種抽樣調查的方式,幫天文學家更好地了解地球這樣的宜居行星在整個銀河系當中到底有多麼普遍。

  10、所以,又被NASA忽悠了?

  期待了半天,等到的卻是這麼一顆行星,連是不是巖石星球都還沒有弄清楚。說好的「重大消息」呢?說好的「發現另一個地球」呢?其實,還真不是NASA在忽悠你。NASA新聞發布會的通告頁面上,從來就沒有出現過「重大消息」或者類似的字眼。那份通告上只是說,將要宣布克卜勒空間望遠鏡作出的「一些新發現」。至於說「發現另一個地球」,NASA在通告裡確實提到了「another Earth」,但前面用的是「finding」,而不是「found」好嗎?

  克卜勒452b的發現,朝著「發現另一個地球」的夢想又走近了一步。現在,我們可以拭目以待,看看真正的「另一個地球」會在什麼時候現身了。

  11.另一個地球可能發現,系外行星真的適合人類生存嗎?

  NASA發現新地球,要適宜人類長期居住,這個「地球」必須具備更為苛刻的條件:

  首先,要有大氣層的保護。

  以地球海平面的大氣壓力為1個標準大氣壓為標準,醫院裡的高壓氧氣治療為1.4個大氣壓,珠穆朗瑪峰頂約為0.41個大氣壓。如果系外行星的大氣太稠密或太稀薄,人類的心肺功能都將難以承受。如金星表面是90個大氣壓,連載人登陸都無法實現,更不可能適合人類生存了。

  除大氣壓外,還要擁有合理的大氣成分和比例。

  地球大氣的主要成分是氧氣和氮氣,而且要符合一定比例。氧氣含量過高,人會發生「醉氧」,過低則會缺氧。但是,目前的探測手段還難以確定系外行星是否擁有大氣層,更難以判斷大氣成分。從太陽系的經驗分析,土衛六的大氣是氮氣和甲烷,木衛二為純氧,金星大氣主要為二氧化碳,可能大多數系外行星的大氣成分主要為氮氣、甲烷、二氧化碳等,根本不適合人類生存。除了氧氣,地球大氣層中的微量氣體也發揮了很大作用,比如臭氧過濾掉了對人類危害最大的紫外輻射。系外行星如果沒有臭氧層,人類患皮膚癌的概率將大大增加。

  其次,要有液態水和適宜的溫度。

  水是生命之源,根據地球的經驗,生命的存在離不開水。有了水,才有可能形成生態系統,人與生物圈才能形成相互依賴、不斷進化的生態系統,否則人類單獨是難以長期生存的。實際上,現有科技手段還無法證實系外行星上是否有液態水,只能根據系外行星與恆星之間的距離來估算行星上的溫度,並根據溫度範圍推斷是否有液態水的存在,並非探明真的存在液態水。即使系外行星與恆星的距離位於宜居帶內,也並不能保證行星表面具有適宜的溫度。行星大氣層的密度和成分將顯著影響行星表面的溫度。

  根據達爾文的進化論,生命的演化需要經歷漫長的歷史。太陽作為太陽系的母恆星,是一顆中等質量的恆星,人類預測其壽命大約100億年。現在太陽的演化已經過去約50億年,地球的形成已歷經了46億年。地球誕生後8億年才出現簡單的生命,而人類的出現則不過250萬年。換言之,太陽系誕生約50億年後才繁衍出高度發達的文明。在宇宙中,如果母恆星的質量太大,其壽命就會比較短,它的行星就會來不及在母恆星的「有生之年」演化出相對複雜的生命。

  再次,適宜居住的系外行星必須有一個巖石質的表面,讓人類可以繼續生活在陸地上。

  由於系外行星的質量越小就越難觀測到,所以早期發現的系外行星大多是木星那樣巨大的氣液態行星,並不適合生命生存。適宜居住的還要有一個完美的磁場,可以屏蔽來自恆星和恆星際的高能帶電粒子;這些行星必須已經演化到了中年階段,內部能量的釋放比較溫和,因為處於演化早期的年輕行星往往會狂暴地釋放內部能量,地震和火山爆發的強度和頻度太大,人類在這些自然災害面前的生存機會將十分渺茫。

  最後,系外行星所屬的恆星的能量釋放要比較穩定,

  否則人類在恆星爆發的超級帶電粒子風暴面前只能坐以待斃。行星系統要已經演化到晚期階段,大量的小天體碎片已經被大的行星吸積,行星際空間逐漸清朗,可以大大降低行星被小天體撞擊的機率。

  總之,人類之所以能在地球上生存,是因為地球穿了幾層保護人類的防護衣。第一層是磁場,它屏蔽了大量高能帶電粒子,保護我們免受高劑量輻射的傷害;第二層是大氣層,它提供了人類呼吸所需的氧氣和植物生長所需的二氧化碳,其中的臭氧又過濾掉對人體有害的紫外線;第三層是水圈,水作為載體,促進了地球各圈層之間的物質循環和生物的新陳代謝。

  鄭永春

  中國科學院國家天文臺

  首屆香江學者,中國科學院青年創新促進會首批會員,國家科普專家

  

  12、NASA發現新地球 這是美國宇航局第幾次發布這樣的消息?

  不知道小夥伴們還記不記得這是NASA第幾次發布這樣的消息,反正小編是記不清了,那麼,讓我們一起來細數一下NASA到底公布過幾次「NASA發現新地球」吧。

  1、第一次「NASA發現新地球」

  美國宇航局於2011年12月5日發布聲明宣布,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。該行星被命名為克卜勒-22b (Kepler-22b) ,距離地球約600光年之遙,體積是地球的2.4倍,這是目前被證實的從大小和運行軌道來說最接近地球形態的行星,它像地球圍繞太陽運轉一樣每290天環繞著一顆類似於太陽的恆星運轉。

克卜勒22b

  科學家們表示,這顆行星的表面溫度約為70華氏度(相當於21攝氏度),非常適宜生物的居住。此外,這顆行星上還可能有液態水,而液態水被科學家視為生命存在的關鍵指標。

  克卜勒-22b所處系統與內太陽系的對比圖,宜居帶指行星距離恆星遠近合適的區域,在這一區域中,生命存在所必需的液體水能夠存在。圖片來自NASA

  2、第二次「NASA發現新地球」

  外媒2013年4月22日消息,用於探測太陽系外類地行星的「克卜勒」號太空望遠鏡發現了圍繞兩個類似太陽的恆星運行的五顆類地行星,其中三顆可能適合生命居住。

  克卜勒任務發現的這幾顆類地行星所圍繞的兩顆恆星目前被命名為克卜勒-62和克卜勒-69。克卜勒-62距離地球約1200光年,包含5顆行星,其中兩顆位於克卜勒-62的「宜居帶」內——這表示它們與恆星間的距離有可能使其表面存在液態水。

  3、第三次「NASA發現新地球」

  據外媒報導,一項刊載於2014年4月17日出版的《科學》雜誌上的研究成果稱,天文學家發現了迄今為止人類尋找到的最像地球的行星,不僅大小與地球相似,而且與所環繞的恆星距離也剛剛好,使其地表有可能存在液態水。

  這個被命名為克卜勒-186f(Kepler-186f)的行星是由美國宇航局(NASA)的克卜勒太空望遠鏡發現的。這顆行星位於天鵝座(Cygnus),大小約為地球的1.1倍,距離地球約500光年。

克卜勒186f

  4、第四次「NASA發現新地球」

  2015年1月消息,克卜勒太空望遠鏡近日確認發現了8顆太陽系外行星,其中兩顆被稱為迄今最像地球的行星,被命名為克卜勒-438b和克卜勒-442b。

「克卜勒-438b」和「克卜勒-442b」距離各自的恆星不遠不近(神秘的地球配圖)

  克卜勒438b的體積略大於地球,並環繞橙矮星的軌道運行。與地球從太陽吸收的熱量相比,克卜勒438b可從橙矮星上多吸收約40%的熱量。由於它的體積不大,所以極有可能是由巖石構成。而因其位於橙矮星的適居帶內,它的表面溫度剛好適宜液態水流動。

  克卜勒442b行星同樣位於天琴座,距地球1100光年。該行星的體積比地球大1/3,吸收光照約為地球的2/3,而它是巖石地貌的可能性為60%。

  5、第五次「NASA發現新地球」

  2015年2月16日,外媒報導,天文學家通過NASA的克卜勒太空望遠鏡,發現了兩顆與地球極其類似的行星,而且這也是有史以來與地球最為相像的兩顆星球。據數據顯示,這兩顆可能適合人類居住的行星,體積稍大於地球,年齡比地球至少大20億歲。

  NASA克卜勒科學主要研究員伯如奇表示,「這兩顆行星,是我們名單上最適合人類居住的星球。名為62e的星球比地球大40%,也許氣溫溫暖、甚至有水,偶爾可能也有閃電。62f的行星比地球大約60%,公轉周期為267天,可能有極帽、大面積陸地和水。」

  南方網綜合新華網、果殼網報導

(責任編輯:王博軒 HT002)

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