像克卜勒22b這麼大的超級地球宜居麼?

2020-12-05 鍾銘聊科學

「像克卜勒22b這麼大的超級地球能住人嗎?」這個問題其實是一個天文學的問題,天文學的問題其實就應該用天文學的研究方法來解決。那天文學的研究方法是什麼呢?

說白了就是模型思想。你會發現天文學有許許多多的模型,太陽模型,恆星模型,超新星模型,宇宙學模型等等。

而研究是不是適宜人類居住的,也有模型,這個模型就叫做宜居帶模型。很多時候,我一說起宜居帶,就基本上會以為就是離恆星夠不夠就行。實際上,這個問題並不那麼簡單,遠比我們現象中的複雜。

我今天就帶著你通過研究克卜勒22b來了解一下這個「宜居帶」模型到底是咋回事?

一個合格的類地行星都需要滿足哪些指標?

首先,我們要弄清楚,宇宙中都有許多潛在的危險,如果這些危險經常發生,其實就很難生命長期存活下去的。因此,一個類地行星至少有以下幾個條件:

1,長期穩定的恆星

2,合適的位置

3,具備地磁場

4,一個和自身相比並不小的衛星

5,擁有大行星的庇護

6,液態水

7,合適的大氣層

以上這些條件缺一不可,那具體是為什麼呢?我們來一條條說說看,

長期穩定的恆星

恆星其實都有壽命的,太陽大概是100億年,屬於黃矮星,如果恆星太大,那壽命就會短很多,沒多久就完蛋了,那就不適宜。如果恆星太小,比如:紅矮星。他們的壽命可以達到1000億年,看起來很贊,但實際上也不行,這是因為它們的輻射強度太弱,如果要獲取足夠的能量,就得很接近,這個時候,就很有可能被潮汐鎖定,地球和月球之間就是潮汐鎖定的關係,月球一面一直朝著地球,試想一下,如果地球一面一直朝著太陽,那感覺是不是很酸爽?

那究竟要啥樣的恆星合適呢?

科學家其實也給出了他們的研究成果,不過在此之外,我們要先來了解一下恆星的分級,大致是這樣的,有一個MK分類系統,把恆星按照表面溫度從高到低對應著質量從打到小來排,大概有:

7大類:O、B、A、F、G、 K、M

10個小類:0~10

太陽就是是G2,科學家發現,比F0大的恆星,都短命。比K5更小的恆星,在宜居帶內的行星就容易潮汐鎖定。所以,最佳的是大於K5 ,小於F0的序列。

而克卜勒22b的恆星,是克卜勒22,它其實和太陽差不多,是G序列內的恆星,因此,這一條,它是合格的。

合適的位置

除了,恆星的要求之外,恆星在星系中的位置也很重要,離得太近,很容易遭受高能輻射,這是因為星系中心密度比較大,有很多大質量天體,甚至是黑洞。所以,對生命並不友好。當然,也不能太遠,這樣就不太可能會有重元素。

而克卜勒22的位置還好,是屬於星系宜居帶內的,所以也符合要求。

除了星系中的位置,還有在恆星系中的位置,不能太近也不能太遠。地球和火星就處於這個範圍。

而克卜勒22b,在它的恆星系中,是出於宜居帶內的,所以這一點上,它也是符合要求的。

地磁場

為什麼要說地磁場呢?

因為這非常重要,其實恆星都是不好惹的,太陽動不動就來一波太陽風,如果沒有地球場,那行星就只能直接面對太陽風的襲擊,這要很有可能把行星上的生命一波流全帶走。

那克卜勒22b有沒有地磁場呢?事實上,現在我們還沒辦法確定,不過它擁有的是一個巖石核心,所以,大概率是不太可能擁有地磁場的。

一個和自身相比並不小的衛星

我們地球之所以人類可以生存的得這麼舒適,主要有個原因就是月球。如果沒有月球,其實可能沒有人類,而月球其實和太陽系中其他的衛星比起來是有很大不同的,因為它相對於自己的主星地球是屬於比較大的,其他的衛星和自己的主星比起來,個頭實在太小。

這的主要原因就是,月球是撞出來的,在地球形成之初,有個叫做忒亞的小行星一頭撞上了地球,剩餘的碎片在引力的作用下形成月球,

這一撞使得地球的自轉有了傾角,這才有了四季。而如果沒有傾角,地球可能會像陀螺那樣晃來晃去。

那地球的氣候將會飄忽不定,這也是非常不利於生物生存的。除此之外,沒有了月球,潮汐也就幾乎會停滯,那海水就會湧入到很多其他的地方,這也是很不利的。

因此,有個比例較大的衛星,其實是生命得以延續的保證。

目前來說,克卜勒22b是否有衛星,我們還沒有辦法知道。

擁有大行星的庇護

其實宇宙常常會有很多小行星和隕石,很多恆星系內其實都有小行星帶。因此,一顆行星遭受小行星和隕石的襲擊是正常的。但是,這其實是很不利於生命的繁衍,畢竟不用非常的小行星撞到地球上產生的能量,也足以摧毀整個地區的生命。如果,很大的小行星撞到地球上,那簡直就是災難,恐龍就是這麼滅亡的。

不過,事實上,地球並沒有非常多的襲擊,最嚴重的那次還是650年前,這是因為有木星的庇護,他就好像一個守門員一樣,火星軌道外側,用自己的引力牽制住了小行星和隕石,這才得以保全地球不會經常受到威脅。

之前,奧陌陌進入太陽系,也是在木星的引力彈弓下,被加速甩了出去。

那克卜勒22b外圍有沒有一個大質量的行星呢?其實,現在並沒有或得到相關的觀測數據。

液態水

液態水的重要性是不言而喻的,尤其是對於人類來說,好消息是克卜勒22b是一顆含水量十分充足的行星,甚至,科學家一度認為這顆行星應該是表面都是水。

合適的大氣層

最後就是大氣層,其實這就和行星自身的指標有關了。我們可以一起來說,其實克卜勒22b的各種參數指標,我們都還沒有辦法確定下來,現在唯一能確定的是它的體積要比地球大得多。至於重力,大氣層都沒辦法確定。

如果它沒有大氣層,表面平均溫度大概是零下11度左右。如果有大氣層,成分與地球類似,則溫度應該會在22度左右。當然,如果沒有大氣層,那宇宙射線分分鐘就可以把行星上的生命帶走。

最後,我們來總結一下,如果克卜勒22b符合條件的是有一顆穩定的恆星,以及好的位置,還有液態水。而目前來看,行星自身的參數,諸如重力和大氣壓,我們還沒辦法確定。而是不是有衛星和大質量恆星以及地磁場,我們現在還不得而知。所以,我們並不能下判斷認為它是宜居的。

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