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又发现一个地球2.0? 宜居带上并非都宜居

2020年01月14日 07:52   来源:科技日报   

  近日,美国国家航空航天局(NASA)宣布发现了一颗系外行星,编号为TOI 700d,并宣称这颗行星可能存在液态水。消息一出,“首个可能宜居的地球大小行星被发现”这一话题便迅速登上微博热搜榜。

  一时间,行星TOI 700d占尽了风头。令人好奇的是,它究竟有哪些“资本”可与地球相提并论?

  坐高铁至少需要3亿年

  TOI 700d绕着恒星TOI 700转,公转周期为37天。“公转周期会影响行星的环境。试想,地球一年365天如果变成37天,生物演化一定与现在的不同,因为地球生物成长节律与季节变化有关。”南京大学天文与空间科学学院教授周礼勇告诉科技日报记者。

  根据NASA公布的数据,恒星TOI 700的质量和大小约是太阳的40%,表面温度约为太阳表面温度的一半。“由于宿主恒星TOI 700辐射能量比太阳少,它周围的行星若要保持和地球相当的温度,就得距离宿主恒星更近。”周礼勇说。

  此外,恒星TOI 700是一颗红矮星。“红矮星紫外辐射很强,会使得行星大气中的水分子、二氧化碳分子发生光致离解,也有可能侵蚀和剥离行星大气。红矮星的寿命也很长,能长时间保持较强的活动性,因此并不利于生命的长期演化。”中科院紫金山天文台副研究员陈果告诉科技日报记者。

  被潮汐锁定也是TOI 700d引人关注的又一个特征,而这对行星的宜居性来说,似乎并无益处。首先,被潮汐锁定后,行星只有一面对着宿主恒星,就像月亮永远只有一面对着地球。“这意味着在TOI 700d上生活,就没有白天和黑夜之分。”周礼勇说。

  “其次,被潮汐锁定的行星可能没有大气循环,即便有,大气活动也会比地球弱很多。”周礼勇强调,被潮汐锁定后行星很难产生剧烈的内部活动,这会阻碍行星形成整体磁场。

  这是因为,依据学界公认的“磁流体发电机”理论,行星磁场与行星内部活动有关。“而对行星环境来说,磁场的作用非同小可。磁场能避免太阳风直接打到行星表面,还能‘锁住’大气和水分。”北京大学地球与空间科学学院教授宗秋刚接受科技日报记者采访时曾表示。

  据悉,行星TOI 700d的体积比地球大20%左右,距离地球大约100光年。有人说,从天文学的尺度看,100光年并不遥远。

  但对人类来说是难以企及的目标。“100光年就是光走100年的距离,大约是9500千亿公里,若用350公里时速的高铁,大约要3亿年才能到达。”陈果告诉科技日报记者。

  并非“首个可能宜居的地球大小行星”

  这一次,把行星TOI 700d带入大众视野的是赫赫有名的“行星猎人”——凌日系外行星勘测卫星(TESS)。

  “要注意,TOI-700d不是‘首个可能宜居的地球大小行星’,而是首个由TESS发现的位于宜居带内的地球大小的系外行星。许多媒体在报道时忽视了很重要的关键限定词。”陈果直言。

  有数据显示,开普勒望远镜已发现4000多颗候选行星,其中处于宜居带的行星超过200颗,包括系外行星开普勒(Kepler)-452b,以及去年9月英国伦敦大学学院宣布发现的K2-18b等。

  “宽泛来说,与地球类似的宜居带系外行星可能有十几个。但严格来讲,没有一个真正与地球相似。”周礼勇告诉记者,此前甚至有人怀疑Kepler-452b这颗行星的存在。“因为恒星自身的活动会导致亮度变化,这一现象有时会与行星凌星时的现象类似,如果数据处理不好,就可能将二者混淆。”

  陈果告诉科技日报记者,近期有研究对于发现Kepler-452b这颗行星的文章有所质疑,认为并不排除相关信号来自仪器效应。也就是说,很可能并不存在Kepler-452b。

  一般来说,发现可能宜居的行星后,科学家接下来要做什么呢?

  陈果表示,做理论研究的科学家,会根据可能宜居的行星的物理参数进行建模,分析其气候,给出更为具体的宜居性指标,预测可能观测到的光谱特征,研究其形成演化历史等。

  而做观测研究的科学家,会尝试通过凌星、视向速度、直接成像等手段,去获取这颗行星的光谱,通过分析特定的光谱特征,来判断是否存在对应的原子、分子,并测量这些成分的丰度,综合给出宜居性的观测依据。“不过,现有的观测设备仍难以开展针对宜居带行星大气的观测研究。”陈果说。

  如果真的发现宜居系外行星,人类会移居过去吗?

  “人类现有的科技是没法实现的。”陈果解释道,最近的比邻星离我们也有4.22光年,以人造飞行器“帕克号”为例,若能一直保持其近日点时的最大速度(约70万公里每小时),那也要6500年才能到达离我们最近的比邻星。

(责任编辑:孙丹)

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