现在的位置: 首页 > 读者投书 > 正文
又见“地球2.0”,“宜居”到底是什么?
2021年04月06日 读者投书 ⁄ 共 3153字 暂无评论 ⁄ 被围观 22 views+
最近,科学家们从退役的开普勒探测器留下的数据里捞出了一颗曾被算法误判的系外行星Kepler-1649c,大小是地球的1.06倍,环绕一颗距离地球300光年的M型恒星(红矮星)Kepler-1649,公转周期19.5个地球日。

最近,科学家们从退役的开普勒探测器留下的数据里捞出了一颗曾被算法误判的系外行星Kepler-1649c,大小是地球的1.06倍,环绕一颗距离地球300光年的M型恒星(红矮星)Kepler-1649,公转周期19.5个地球日[1, 2]。

地球 vs Kepler-1649c。来源:NASA/Ames Research Center/Daniel Rutter [1]

基本上,这些信息就是我们目前对某颗系外行星的全部认知和全部想象依据了。

 

  • 距离母恒星不近不远,因此在不冷不热允许表面存在液态水的温度范围内 → 宜居行星
  • 大小和地球相当 → 超级地球

 

也就是说,这又是一颗位于宜居带中的超级地球

尽管媒体们乐于把Kepler-1649c称为“目前发现的最像地球的一颗系外行星”,但其实也只不过是这颗行星在大小和温度上和地球比较近似而已。总体来说,可能还不足以和之前的地球2.0,Kepler-452b一战。别的不说,人家的公转周期就和地球接近,而且人家和地球一样,是环绕着一颗G型恒星(黄矮星)的 [3, 4]。

地球 vs Kepler-452b。来源:NASA Ames/JPL-Caltech/T. Pyle & W. Stenzel [3]

要知道,环绕温度更高的黄矮星或者橙矮星的宜居行星们可比环绕红矮星的舒服多了,温度更高的恒星,意味着宜居带更远更宽,而环绕一颗红矮星宜居行星则往往意味着这颗行星很可能已被潮汐锁定(不过目前Kepler-1649c似乎并没有提到是否被潮汐锁定这点)——一面永远面向炙热的“太阳”,一面永远背对着“太阳”,这是不利于生命诞生和繁衍的。

 

地球 vs Kepler-452b。来源:Credits: NASA/JPL-CalTech/R. Hurt [4]

当然,红矮星也有优势,红矮星数目更多,温度越低的恒星寿命也越长,这意味着红矮星周围能发现的宜居行星数目会更多,也有更长的时间可以允许系统里的行星上发育出生命。

环绕红矮星的Kepler-1649c,轨道更内侧还有另一个行星1649b。来源:[2]

但由于红矮星发出的可见光比太阳光要弱,而紫外线和X射线却很强,沐浴在强烈的紫外线和X射线之下不知道会不会有别样的生命能够适应,至少光合作用是不太可能了。

Kepler-1649c上的假象图。这里的“太阳”,是一颗红矮星。来源:NASA/Ames Research Center/Daniel Rutter [1]

不过,看上去更有希望的Kepler-452b因为开普勒探测器过低的信噪比也受到了强烈的质疑,需要进一步的观测来验证[5]。

但坦白讲,随着观测能力的提升,这样的行星必将会越来越多

以前我们强调这些大小和温度参数,是因为大个头的“热木星”更容易被发现,而早先满足这些条件的小个头行星则稀有得多。但在我们可以看到的不久的将来,满足这些条件的系外行星将多的数不过来。

只要我们找到的够多,早晚能找到和地球越来越相似的行星,但这种“相似”到底有多重要?

当“宜居行星”和“超级地球”逐渐失去它们的“光环”和背后所赋予的过于美好的想象之后,或许到了我们必须重新思考的时候:

说起系外宜居星球,我们到底在寻找什么?

毕竟,撇去“宜居行星”“超级地球”这样的用语所带来的的“暗示”,事实上所谓的“宜居行星”离我们日常通过字面理解/想象出的“适宜生命居住的星球”这种意思是在差了太远。

说白了,宜居行星(habitable planets)其实只是一个温度上的限制,这个限制条件由两个因素决定:恒星的辐射能量和行星距离恒星的距离——恒星温度越高,行星距离恒星越近,温度就越高;反之则越低,所以不同类型的恒星,匹配的“宜居行星带”位置和范围是不一样的。

其实,宜居行星(habitable planets)还有一个私以为更恰当的名字,叫做金凤花行星(Goldilocks planets),从某种程度上来说,这个词可能比“宜居行星”会少一点误解。

金凤花行星得名于19世纪的英国童话故事《金凤花和三只熊》,这个故事中国孩子可能也听过,讲的是一个叫做金凤花的小女孩在森林里进了熊爸爸、熊妈妈和小熊的家里,感受了不同硬度的椅子和床,品尝了不同烫度的粥,从中找到了她觉得“刚刚好”的那种——所谓“宜居行星”,也只是在某种限定要求之下的那些“刚刚好”的行星罢了

至于这种“刚刚好”是不是对生命刚刚好,这不一定。所谓满足“宜居行星”标准的,顶多只能说是我们理解中的适宜生命居住的一个前提条件而已。

甚至,我们都不知道这仅有的一点必要条件算不算必要的。毕竟,我们也不知道:生命真的需要水么?生命真的必须是碳基的么?一颗行星/卫星表面or次表面的热量一定要通过恒星的辐射来提供么?如果不一定的话,那么通过恒星温度和距离计算的行星表面温度,就和行星上生命的诞生完全没有充分或者必要关系了。

总之,别激动。在不久的将来,“宜居行星”“超级地球”简直不要太多,但这类行星上能否真的孕育生命还很难讲,反过来说,不在“宜居带”范畴内的星球上,也未必就一定不能孕育生命。

哪怕在我们的太阳系内,我们不也已经在逐渐把更多寻觅生命的热忱从位于宜居带中的火星转移到了压根不在宜居带的木星和土星的卫星上了么——剧烈的潮汐加热作用,冰下的液态海洋,海底的水热活动,喷泉中的有机物……想象一下,一个深海热泉口附近孕育的生命天堂它不香么?

土卫二的水热活动。来源:NASA/JPL-Caltech/Southwest Research Institute

嗨,谁说离了太阳就不行呢?

参考资料

[1] Earth-Size, Habitable Zone Planet Found Hidden in Early NASA Kepler Data

https://www.nasa.gov/press-release/earth-size-habitable-zone-planet-found-hidden-in-early-nasa-kepler-data

[2] A Habitable-zone Earth-sized Planet Rescued from False Positive Status

https://iopscience.iop.org/article/10.3847/2041-8213/ab84e5

[3] Comparison between Earth and Kepler-452b and their host stars

https://exoplanets.nasa.gov/resources/282/comparison-between-earth-and-kepler-452b-and-their-host-stars/

[4] NASA’s Kepler Mission Discovers Bigger, Older Cousin to Earth

https://www.nasa.gov/press-release/nasa-kepler-mission-discovers-bigger-older-cousin-to-earth

[5] Mullally, F., Thompson, S. E., Coughlin, J. L., Burke, C. J., & Rowe, J. F. (2018). Kepler’s Earth-like Planets Should Not Be Confirmed without Independent Detection: The Case of Kepler-452b. The Astronomical Journal, 155(5), 210

给我留言

留言无头像?