大家在想到系外行星的時候,會想到什麼呢?
這個問題非常重要,因為它很有可能決定著我們對其他恆星系統的思考方式,或許甚至還決定著我們對其他恆星系統是否宜居以及它們如何演化的思考方式。
那麼讓我們來稍加思考。我們絞盡腦汁之後,可能可以想像到冰凍的巖石星球,或者灼熱的巨型氣體星球,但我們還能否想到更奇異的星球呢?
比如,眼珠星球。所謂眼珠星球是形似眼珠的星球,它們的2個半球截然不同。
由於它們環繞方式的不同,所以一個半球都是冰,另一個半球則都是沙漠。它們甚至可以有氣候不同的同心環,像瞳孔、虹膜以及眼白的關係一樣。雖然這聽起來像是科幻片裡才會出現的情節,但天文學家認為這種現象可能並不罕見。
一些科學家認為,它們可能比類地行星更常見,而且它們可能宜居。
雖然外觀奇特,但眼珠星球形成的原因是因為有一種相當標準的現象:引力作用。引力可以將某顆恆星和行星聚集在一起,也可以讓行星保持軌道運行。但如果某顆行星環繞其恆星運轉得過於緊密時,就會發生奇怪的事情。行星離得越近,恆星的引力作用就越強。隨著時間的流逝,引力會減慢行星運轉的速度。最後,就出現了同步自轉,行星旋轉所需的時間跟其圍繞恆星運動所需的時間相同。換言之,恆星的一天就是行星的一年,而行星總是用同一面對著恆星。
舉個例子,月球就是這樣。月球和地球之間有同步自轉,因此,我們總會看到月球上千篇一律的火山口。區別在於:地球就是地球,而不是巨大灼熱的核熔爐。這點差異就導致了巨大的差異!
在一顆恆星附近,同步自轉意味著一顆行星的某一個半球好似受到燒灼的作用,會持續處於白天,溫度最低100攝氏度。與此同時,另一面則冰天雪地,持續處於黑夜中,溫度低於零下100攝氏度。過去幾年間,科學家曾表示,這樣的冰火兩重天可能現象可能比我們想像的更為常見。但這並不意味著我們就要放棄在地球外尋找生命的夢想。
因為眼珠星球很有可能是宜居的,至少在某些特定條件下是宜居的。
一方面,眼珠星球很有可能需要圍繞紅矮星運行。紅矮星體型比太陽小,溫度比太陽低,所以即便眼珠星球與紅矮星之間出現同步自轉,眼珠星球可能依然在宜居地帶之中。所謂宜居地帶,就是恆星附近的一個區域,那裡的條件適宜液態水存在。無可否認,紅矮星比太陽更為活躍,會產生大量的耀斑。但一些科學家認為,如果一顆行星有磁場的話,那麼一時半會是沒問題的。除了紅矮星和磁場外,眼珠星球還需要有液態水以及大氣層才能宜居。
一方面是因為:我們堅信生命是需要水和空氣的。另一方面是因為:水和空氣的存在會實現溫差。風和天氣可以讓眼珠星球上的氣溫實現均衡,從而達到跟地球差不多的溫度,即50-零下50攝氏度之間。對於眼珠星球來說,這樣的溫差區間對於一些地區可能還是會過熱或者過冷,但生命更適宜在兩個半球交界處的狹窄環區內存在,因為這裡溫度更適中。不過,即便眼珠星球宜居,在那裡生存跟我們習慣的生存環境依然十分不同。在那個狹窄的環區中,太陽在天空中是保持不動的,日落永不散去。這種情況加上紅矮星本身就更暗的事實就會使得進行光合作用的生物得到的光比在地球上少。行星不得不充分利用它們所能獲取的光源,這樣,它們就會進化成一片漆黑的樣子,因為黑色可以吸收所有可見光。
此外,由於溫差的存在,風會持續在眼珠星球上流動,時速可達幾千公裡。因此,生物體都必須是流線型的才能經受住狂風,要麼就要依靠風力的作用來實現移動。
最後一點是:眼珠星球上不存在晝夜周期。這聽起來可能是個大問題,但我們所了解的地球上每個生命形態都有生理節律,這是由行星自轉所驅動的。或許眼珠星球上的生理節律會進化得有所不同,但由於還沒有實例,所以科學家也不知道這樣的運行機制會有怎樣的影響。所以,或許真的存在一顆這樣的眼珠星球,上面生活著擁有完美流線型的黑色生物,這樣的生物能適應始終處於黃昏狀態的世界。
不幸的是,依靠當前的技術,很有可能需要一段時日才能弄清這個問題。不過,現在,一些科學家正在積極探索眼珠星球的宜居性。因為眼珠星球並非不切實際,也不是遙不可及的理論。紅矮星實際上佔太陽系所有恆星數量的近70%,而且有數據表明,所有恆星至少都有一顆行星環繞。
所以,太陽系裡可能有1000億左右的眼珠星球。科學家已經找到幾個可能的候選「球」了。
TRAPPIST-1體系距離我們大概40光年的距離,它是7顆行星圍繞1顆紅矮星組成。
該體系的條件是否宜居尚不可知,但隨著下一代望遠鏡的投入,真相離我們越來越近了。