我们该去哪里寻找系外行星生命?直接观测证据竟是污染气体(3)

2016-08-29 14:43 新浪科技

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径向速度与掩星方法

天文学家们主要通过两种手段开展系外行星的搜寻:第一种是径向速度法,或者简单的叫做“晃 动法”。具体来说就是如前文中所言,精确测量可能存在的行星对其绕转的恒星所施加的引力影响;第二种方法叫做“凌星法”,其原理和我们观测水星凌日或金星 凌日相似。当系外行星的运行轨道平面恰好与我们的观测视线方向一致时,行星会从恒星前方经过,遮挡一部分星光,从而导致这颗恒星的亮度出现短暂下降。通过 对这种亮度降低现象的仔细分析,我们可以推断出行星的存在。

一般而言,通过径向速度法,我们可以了解一颗系外行星的质量大小,而凌星法则能告诉我们这颗系外行星的直径有多大。很显然,在采用径向速度法时,恒星质量越小越容易探测到其周围的行星,原因上文中已经解释。

而对于凌星法而言,相比大型恒星,较小的系外行星能够遮挡小型恒星更多的光芒,从而让地球上的观测者能够获得更加清晰的光变信号。如果恒星太大,而行星本身是地球大小的小型岩石行星,那么它经过恒星面前所造成的光变信号将会非常弱,无法识别。

不过,由于红矮星本身的亮度比太阳更暗,行星必须距离更近才能接收到足够的光照以便保持合适温度范围,从而能够让水体保持液态。

但这一点反过来也方便科学家们进行系外行星的搜寻工作:行星距离恒星的距离更近,那么它的公转周期也就越短,于是我们只需要经过相对较短的时间就可以收集到多个公转周期的数据,从而排除或确认相关信号的真实性。但与此同时,这一特点也会带来严重的负面作用——行星到恒星的距离越近,它受到的潮汐作用就越明显。这样就很有可能导致行星处于潮汐锁定状态,简单来说就是这颗行星的自转周期和它的公转周期会变得相同。很容易想象,处于潮汐锁定状态下的行星将总是以一面面朝恒星。

潮汐锁定

在地球上,有一些生存在地下深处极端环境下的生命,这样的生命或许可以抵御类似红矮星产生的强烈辐射侵袭

在地球上,有一些生存在地下深处极端环境下的生命,这样的生命或许可以抵御类似红矮星产生的强烈辐射侵袭

月球处于地球的潮汐锁定状态下,这也就是为何我们总是只能看到月亮同一面的原因。但和月球不同的是,对于被恒星潮汐锁定的行星来说,将会出现半个行星永远是白天,另外半个行星永远是黑夜的情况。

唐· 波拉克指出:“热量从一个半球传往另一个黑暗半球的唯一途径,要么是从行星内部传导过去,要么就依靠大气的流动——当然前提是它有大气层的话。有人猜想, 如果这个行星一个半球是高温的,另一个半球是黑夜的,那么在这两个半球之间应该会存在一个温度适宜的区域。”他开玩笑说:“大概就像这样:往这边多走几步 你就被烤焦了,但如果往那边多走几步的话,你就被冻僵了。”

关于潮汐锁定对于行星宜居性的影响有很多不同的观点。但相比质量较大的恒星,小质量恒星的活动更加剧烈且难以预测。

波拉克教授和来自华威大学、贝尔法斯特女王大学和丹麦奥胡斯大学的同事们紧密合作,对美国宇航局开普勒望远镜所发现的多个系外行星目标进行了细致研究。

他们发现其中的一颗恒星Kepler -438上发生了一次超级耀斑,这是恒星表面的一种剧烈活动现象,能够将大量高能带电粒子抛射进入太空中。科学家们认为这些猛烈的爆发将可能撕开附近行星的大气层并摧毁地面上的所有生命。

但波拉克对此也提到了另外一方面的考虑,他说:“在地球上,我们在岩石内部和最深的海底都发现有生命存在。如果你距离这样的强烈耀斑太近,你就会明白这些生命躲在这些地方的好处。在那样的环境下,你将不得不采取不同的进化方式。”

他说:“我们已经知道有一个行星系统上存在着生命,现在我们正将这一系统作为标杆。但我们此前曾经使用过类似的类推方法,但却得到了出乎我们预料的结果。因此很有可能会发生的是,当我们以地球上的生命为基础去进行推测时,就很有可能会犯错。”

乔·耶金斯(Jon Jenkins)博士参与了美国宇航局开普勒空间望远镜项目,他赞同这一观点,并指出,当前有一个问题仍然还没有确切的答案,那就是生命究竟更加容易在哪一类型的行星系统中出现,是在围绕红矮星周围,还是在围绕类似太阳这样质量更大,也更为明亮的恒星周围?他表示:“在搜寻生命的旅程中,我们真的必须将每一块石头都翻过来,看看有什么东西会爬出来。”

阿贝尔·门德斯是波多黎各大学行星宜居实验室主任,他指出,此次发现的系外行星围绕比邻星运行,这是一颗红矮星,这一案例可以为我们检验各种不同理论提供机会。他说:“如果我们最终发现这样的环境是难以让生命在此生存的,那么这就意味着我们银河系内超过75%的恒星周围是难以出现适宜生命存在的环境的,这样的结论是非常有价值的。”

责任编辑:陈群(QT0001)  作者:晨风

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