兩顆超級地球被「判死刑」,宇宙那麼大,人類的第二家園在哪裡

隨著地球環境的不斷惡化,人類越來越迫切地需要尋找一個第二家園,來緩解地球的負擔。在太陽系內,我們把目標定在了火星。但是想到更遙遠的未來,我們也不得不在更遙遠的太陽系之外尋找其他的殖民地。

到目前為止,科學家一共在太陽系外發現了超過4200顆系外行星,其中不乏有一些被稱為超級地球的天體,它們都是質量、表面溫度和地球比較類似的行星。可是,僅僅憑藉這兩點,也並不足以證明它們像地球一樣宜居,我們還需要對更多參數進行觀測和研究,才能確定一顆星球的環境對於人類來說到底有何優劣之處。

兩顆超級地球被「判死刑」,宇宙那麼大,人類的第二家園在哪裡

最近,在對兩顆超級地球進行進一步的研究后,科學家們得出了令人失望的結論:它們表面的環境極其惡劣,不可能成為適合生命存在的天體。不僅我們未來無法在那裡定居,而且也不太可能有其他生命在那裡孕育。兩顆被寄予厚望的超級地球,就這樣被「判了死刑」。

事情還得說回到大約3個月前。

當時,一組天文學家在GJ 887附近發現了兩顆系外行星,並且尺寸和溫度似乎都比較接近地球。科學家非常興奮,因為它們不僅基本條件符合超級地球的標準,而且距離我們僅有11光年,在宇宙尺度下來看已經相當近了。

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GJ 887是一顆紅矮星,由於距離比較近,所以成為了最亮的一顆紅矮星。它的溫度比太陽低得多,所以雖然兩顆行星和它的距離小於日地距離,但是它們依然處於GJ 887的宜居帶內,有相對合適的溫度。當時科學家還對外宣布,認為我們不能排除這兩顆行星上有生命的可能。

可是,僅僅過了不到3個月,這個說法就被擊破了。最近的觀測顯示,GJ 887沒有避免紅矮星的先天劣勢,這使得兩顆行星基本上都失去了孕育生命的可能。這個劣勢,就是輻射。

我們上面說了,紅矮星溫度較低,所以行星想要獲得合適的溫度,就要非常靠近宿主恆星。但是,紅矮星的輻射卻並不弱,隨著距離越來越近,行星承受紅矮星的輻射將會翻著倍地上升,以至於完全不可能有生物能夠承受得了。

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在此之前,科學家們一直認為GJ 887並沒有表現出強烈的輻射,是一顆相對平靜的紅矮星。但來自亞利桑那州立大學的天文學家最近在《美國天文學會研究筆記》(RNAAS)上發表了他們最新的研究成果,證明GJ 887還是沒有擺脫紅矮星強烈輻射的本性。

亞利桑那州立大學地球與空間探索學院(SESE)的天體物理學家Parke Lloyd是本次研究的領導者,為了確定兩顆系外行星的宜居程度,他帶領著自己的團隊查閱了哈勃太空望遠鏡的檔案數據,找到了哈勃在紫外光波段對GJ 887的觀測結果。

他們發現,GJ 887幾乎每個小時都會出現一次耀斑活動。耀斑是恆星表面的一種劇烈的活動,會伴隨著極其強烈的輻射。而在此之前,凌日外行星勘測衛星(簡稱TESS)在連續27天的時間裡都沒有觀測到明顯的耀斑,所以得出了錯誤的結論。

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自科羅拉多大學博爾德分校和海軍研究實驗室空間科學部的Evgenya L. Shkolnik解釋說:「像TESS這樣在可見光波段進行的恆星觀測,並不能接近事實的真相,確定這一點對於類似的研究來說非常重要。行星所承受的這種極具殺傷力的輻射環境只能在紫外波段的觀測下才能被完全了解,就像哈勃太空望遠鏡這樣能夠真實地展現出來。」

這一點很好理解,每一個烈日當空的夏天都有人打著遮陽傘走在街上,他們還會塗上防晒霜,這些措施都是為了抵抗紫外線。因此,只有像哈勃這樣能夠進行紫外波段觀測的望遠鏡,才能真實地反映出紅矮星等天體的輻射強度。

不得不說,這一次的發現還是非常令人失望的。而且,真正令科學家失望的不是這兩顆行星,而是它們所代表的巨大類群。

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研究表明,像GJ 887這樣的M型紅矮星是銀河系內最常見的一種恆星,佔到了全部恆星數量的75%左右。而這一次的研究成果再次告訴我們:這些M型紅矮星不發射強大輻射的可能性非常低。在它們周圍,溫度和輻射是一對不可調和的矛盾,離得遠一點可以減少輻射,但是會冰封徹骨;離得近一點可以溫暖舒適,但是輻射強烈。

這意味著,銀河系內75%的恆星周圍都不太可能擁有宜居的行星

而且,和那些經常有巨大氣體行星圍繞的巨型恆星不同,這些紅矮星周圍普遍都是和地球一樣的岩石行星,本來就是科學家們尋找宜居星球的重點目標。尤其像擁有七顆系外行星的TRAPPIST-1和距離我們最近的比鄰星,都被認為有望成為生命的家園。

但是,這一次的發現恐怕讓它們失去了希望。

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我們知道,光子的能量取決於頻率,而紫外線比可見光的頻率更高,所以能量更強。對於那些靠近紅矮星的行星來說,最可怕的不是紫外線的直接輻射,而是這些高能光子可以將它們的大氣層剝離,最終導致它們完全失去表面的大氣。

不過,目前來說,紫外線到底能在多大程度上影響一顆行星的宜居性,目前還有待於進一步的研究。

亞利桑那州立大學目前正在領導一個名叫”恆星-行星活動研究立方體衛星”(SPARCS)的項目,旨在通過一顆即將發射的衛星,對紫外線能造成的影響進行徹底的研究。憑藉著這項研究,科學家未來可以更好地觀測其他恆星的耀斑,確定其頻率和強度,最終更準確地推測周圍行星孕育生命的概率。

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另外,大家也不必過於悲觀。有科學家指出:如果一顆行星擁有足夠濃厚的雲層,還是有可能抵禦一定程度的紫外輻射,從而為生命創造可能。

也就是說,在了解比鄰星b的雲層和大氣等信息之前,我們仍然可以寄希望於它擁有一個宜居的環境。這一切都有待於科技的不斷進步,科學家們發展出更多更精確的探測方法。相信真正的答案,已經離我們不遠了。