科學家如何知道系外行星是由什麼組成的?

2020-12-08 騰訊網

經常瀏覽天文學新聞的小夥伴，或許會聽到科學家一次次發現系外行星的報導，這是如此令人著迷，因為這些發現意味著我們距離發現系外生命又近了一步。當然在報導中，最讓人關心的是該行星的具體信息，比如大小，運行周期，環境，當然還有最重要的是其組成成分，因為這決定了在該行星是否具有生命存在的適宜條件。

目前為止，人類還沒有踏出太陽系。那麼距離地球幾光年甚至幾十上百光年的行星，科學家是如何發現，以及如何判斷它們是由什麼成分組成的呢？是用望遠鏡直接觀測就可以看到的嗎？

科學家們當然不能直接看到，但他們可以做出非常好的猜測。

對於所有系外行星，我們都知道繞其恆星運行需要多長時間。因為這實際上是我們探測系外行星的方式：通過觀察隨著時間的推移它是如何影響其母星星光的，這就是所謂的凌日法，對於凌日方法發現的系外行星，科學家就可以知道它們的大小，因為可以看到星光的亮暗變化。

除了凌日法觀測系外行星，還有一種方法是徑向速度法，對於徑向速度法發現的系外行星，我們可以知道它們的質量，因為我們可以看到它們對它們的母星「拉扯」了多少，也就是有多大的吸引力。

這之後，科學家就可以利用光譜學來搞清楚其組成成分。

比較大的行星必須主要是氣體組成，因為如果不吸收大量的氣體，就不可能形成一個非常大或非常重的行星。

知道質量，科學家就可以計算出它的軌道距離它的恆星有多遠，所以就可以推斷出其溫度。

如果既知道它的大小，又知道它的體積，我們就能算出它的密度。密度低的行星不可能是巖石，密度高的行星不可能大部分是氣體。

我們知道宇宙中各種元素是如何形成的，以及它們是如何運作的，所以這些元素的比例和我們太陽系中的差不多。我們可以看到一些行星上實際存在著什麼樣的化學元素，我們大致知道它們在行星所具有的溫度和引力下的行為。

我們可以看到一些行星上實際存在的化學元素，我們大致知道它們在行星的溫度和重力下會有什麼表現。

但重要的是要認識到，無論你在報紙或科普雜誌上讀到什麼，都不是絕對的。如果你回到科學家們說過的話，你會發現他們通常會說這樣的話：「根據我們的觀察和計算，我們看到數據與行星具有這些或那些屬性是一致的。」

有時他們相當確定，有時他們只是選擇他們認為最有可能的解釋。有點像病理學家，有時，身體有一把刀從胸口伸出來，他們會說這個人似乎是被刺死的。

猜測和事實或許不一樣，但是你如果不相信基於科學的嚴謹計算，你又會相信誰呢？

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