發表在《英國皇家學會會刊》上的一篇論文顯示,瑞典的一組研究團隊通過新的方法對人類已經發現的系外行星進行了重新調查;
從中間篩選出來了45顆系外行星,它們不僅和地球的質量相差無幾,更重要的它們的大氣成分也和地球類似,而且絕對可以肯定的是,在它們上面可以維持液態水的存在。
如果這項研究沒有出錯的話,這45顆系外行星,你在腦海裡想一下,它們跟你在太空中看到的地球是一模一樣的;
有著蔚藍的大海、白色的雲朵、清澈的大氣,差不多和地球一樣的重力加速度,你完全分辨不它們出和地球有什麼不同。
當你降落在這些星球的內部,也許能看到不同,它們有可能沒有生命存在的跡象,整個星球一片汪洋;
不過根據我們以往掌握的知識,什麼元素的形成過程、化學性質、生命存在的必要條件和機制,你很難想像一個和地球一樣環境的星球毫無生機。
因此在很大程度上你應該能在上面看到非自然形成的大型建築,到了夜晚整個星球燈火通明。它們是外星土著。
這時的你,很可能會被當作外星侵入者,邀請去“做客”。
近些年來,相信你深有感觸,我們人類在對待外星生命這件事上比上世紀顯得更加謹慎了,你看上世紀,我們動不動就往外太空故意發射無線電信號;
例如美國的阿雷西博天文台,有一個直徑305米的球面射電望遠鏡,它以前是地球上單口徑最大的無線電望遠鏡,後來被我國口徑500米“天眼”超越了。
1974年,為了慶祝建成10週年,它就像遠在2萬5千光年之外的球狀星團M13發射了一串信號,信號的大致意思就是:
外星兄弟,你好,我們是人,你看我們的身體結構是這樣的,你看我們的位置在這裡,有沒有興趣做個朋友哇!
M13這個星團的恆星密度是非常大,科學家認為裡面存在外星生命的幾率還是挺高的,所以選擇向這個星團發射信號,不過這個信號被外星生命接受到,然後再給我們回信息,至少也需要5萬年的時間。
不過這樣主動暴露自己的行為,未來很有可能換回來的不是:你好!而是龐大的星際艦隊。
我們除了喜歡給外行星發射信號以外,還喜歡給外星生命送上薄禮,例如上世紀70年代,我們發射的旅行者號,上面就有一份包含了人類大量信息的唱片。
目前這些信息已經被送到了距離地球222億公里外的星際空間。也許這份禮物,還回來的也是龐大的星際艦隊。
所以說,在人類主動聯繫外星生命之後,有很多的科學家都在阻止這種愚蠢行為,最有代表的就是霍金。
進入21世紀,眾多科學家們不僅堅信外星生命的存在,在他們的心裡也相信所謂的“黑暗森林法則”。
所以我們現在很少,或者是乾脆不再主動聯繫外星生命,覺得這樣沒意義,而且還挺危險的。轉而將工作的重心放在了尋找適合人類生存的系外行星上。
這個工作幹起來十分困難,主要是因為行星自身不發光,或者只能反射微弱的可見光,或者本身會發出微弱的紅外光。
不過由於距離太過遙遠,通過對系外行星的直接觀測的幾率非常小,我們只能通過簡介的方式對它們進行發現和性質的研究。
像是NASA之前發射並且已經退役的開普勒望遠鏡,以及2018年接替其工作的TESS望遠鏡,都是干這件事的,它們都是能在近紅外波段工作的望遠鏡。
我們很早就根據對自己太陽系的觀測研究,建立了一個行星系誕生的科學模型,只要在宇宙空間中有一團包含著各種重元素的分子云,它們就能成為一個行星系誕生的地方。
- 首先這團冷分子云會在自身引力的作用下坍縮成為一個原始的行星盤;
- 在這個過程進行的同時,分子云內局部區域密度較高的地方就會吸引更多的物質;
- 知道在某一個地方物質率先聚集的足夠多,點燃了核聚變,恆星就誕生了;
- 恆星的誕生就為這個原本混亂的場所提供了一個引力的中心,使得原行星盤開始在中心引力的作用下運動逐漸變得規律起來;
- 而行星就在行星盤中因為密度不均勻形成了。
以上行星系形成的理論是否正確呢?完全OK,因為我們已經在宇宙中通過紅外或微波/無線電波段看到了行星系形成時的原行星盤,而且也在其中看到了行星盤的“間隙”,這些間隙就是行星誕生和運動的過程。
觀測證實了我們關於行星系形成的理論是正確的,剛形成的行星由於還未冷卻,我們可以在長波段下看到它們。
但如果一個已經成熟的行星系,例如我們太陽系,行星已經完全變得冷冰冰,我們又如何看待它們呢?主要有兩個方法:
行星淩日:行星會在一定週期內通過自己母恆星的盤面,我們就會看到其母恆星微弱的光度變化,根據其運動週期,再根據母恆星的質量,就可以算出這顆行星的質量,半徑、距離等一些軌道參數。
恆星擺動法:一些大質量行星繞著自己母恆星運行的時候,會導致母恆星也會繞著它們共同的質心旋轉,這樣我們就能觀察到母恆星的光譜在一定的週期內發生紅移和藍移。然後算出一些相應的參數。
這就是我們以往發現和研究系外行星的方法,可以知道它們質量、母行星的性質、軌道距離,從而判斷出它們是否擁有自己的大氣、是否處在母恆星的宜居帶等等。
通過以上的方法我們已經發現了超過3500顆系外行星,這其中絕大部分行星的質量都要大於地球1倍或者2倍,且體積基本上介於天王星和海王星之間,這些行星就是“超級地球”。
當然也有一些類似於木星的氣體巨人,甚至比木星還要大。還有一個有趣的發現就是,絕大多數的系外行星並不像太陽系這樣十分的規整,內部四顆岩石行星,外部四顆其他巨行星。
在外行星系中,任何一顆行星,哪怕是一顆質量很小的岩石行星都有可能在任何的距離上繞著母恆星運行,也有一些氣態巨行星離自己的母恆星非常近,啥情況都有。
以前我們研究系外行星是否適宜居住,主要就是看它的質量,以及它是否處在了母恆星的宜居帶,然後就判定它是否是所謂的“地球2.0”。
這樣的方法存在很大的缺陷,也不夠準確,而這次發表新論文的研究人員他們通過研究行星大氣的光譜分析出了行星大氣的成分、根據行星大氣逃逸的速度,也就是利用氣體動力學研究了行星的引力、以及大氣溫度。
看它們的到底與地球的形似程度能有幾分。
利用以上的方法科學家首先分析了以前我們認為可能宜居的55個系外行星,發現裡面只有17個符合新標準,然後分析了其他以前認為不宜居的星球,發現了28顆新行星符合標準。
這樣利用新的科學手段,科學家就從以往的數據中篩選出了45顆類地行星。它們的質量、大氣成分、溫度和地球不相上下,有液態水以及合適大氣溫度,有一樣的重力加速度,它們就是“地球”。
你可能會問,找這些星球有何用?
其實就算我們已經確定了這些星球能夠支撐生命,但是我們也沒有任何辦法證明上面就有生命。只能完全靠猜測。
不過,尋找這些宜居星球可以讓我們知道,在宇宙中像地球這樣的搖籃不止一個,十分普遍。說明地球並不特殊,只不過是眾多偶然中的一個。
其次,找這些星球可以為人類的未來未雨綢繆,現在我們無法進行星際旅行,移民,但未來一定可以,而地球總有一天會不再適合生存,導致我們可以根據人類對年對系外行星的研究,選出一些最適合居住的星球移民。就像是《星際穿越》裡演的那樣。