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科学家发现,我们隔壁还有“另一个地球”

一个新的世界就在不远处。

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另一个“地球”可能正环绕一个毗邻地球的恒星运行着。

天文学家在周三宣布,他们已经探测到一颗绕比邻星运行的类地行星,而比邻星正是距离太阳系最近的恒星。有趣的是,这颗行星恰好运行于比邻星的宜居带内(Goldilocks zone),温度既不太热也不太冷。这意味着液态水可能存在于其地表,进而提高了其适宜生命居住的可能性。

虽然近几年,美国国家航空航天局(NASA)用于发现行星的开普勒任务(Kepler Mission)太空望远镜及其他科学家在整个银河系中发现了许多与地球大小相近的行星。但这一颗新行星的发现却拥有格外广阔的前景,因为几十年后,人类将很可能成功登上这颗行星。它距离地球 4.2 光年,约 40 兆公里,从宇宙上来说,这是非常近的距离。

卡内基科学学会(Carnegie Institution for Science)的天文学家及参与发现这颗行星的团队成员保罗·巴特勒(R. Paul Butler)将它比作一个闪烁的霓虹灯牌,他模仿比邻星说道:“‘我’是离地球最近的恒星,‘我’有一颗可能适宜人类居住的行星!”

伦敦玛丽王后大学(Queen Mary University of London)的天文学家、发现这颗行星的团队负责人古勒姆·安格拉达-艾斯库德(Guillem Anglada-Escudé)在一篇《自然》杂志报道中说:“我们知道在许多恒星周围都存在着类地行星,我们也预期附近的恒星会有类地行星。在这一点上,这个发现并不令人激动,它真正令人激动之处在于,这是离地球最近的一个行星。”

目前,除了这颗行星的大小和它与母星的距离,其它的信息仍是个谜团。科学家们正在排除掉多余的计算机模型,总结出了关于它的一些可能性︰它的环境条件可能与地球相近,但也可能会像金星一样恶劣,或如火星一样寒冷和干燥。

科学家目前还没有拍摄到这颗被命名为比邻星 b 的行星图片。安格拉达-艾斯库德博士和他的同事们通过望远镜研究其母恒星的光,间接地发现了这颗行星。他们专注于星光中的规律性细微摆动,其颜色由偏红色逐渐变化成微蓝色调。由于行星的引力作用,恒星来回地摆动,引起恒星振荡,其原理与警车驶近或远离听者时,警笛声音变高与变低是一样的。

比邻星 b(Proxima b)环绕比邻星(Proxima Centauri)运行的示意图,而比邻星正是距离太阳系最近的恒星。图片版权:M.Kornmesser/欧洲南方天文台(European Southern Observatory)

天文学家从摆动的幅度确定,比邻星 b 的质量至少是地球质量的 1.3 倍,但它的体积可能比地球大好几倍。比邻星 b 环绕轨道一周仅需 11.2 天。

这颗行星隐匿于比邻星耀眼的光芒下,目前还没有望远镜能直接观察到它,天文学家希望能在十年后,通过新一代天文望远镜观察到这颗行星。

这颗行星与地球的距离如此相近,意味着将来有希望让机器人探测器在这颗行星旁边穿过,进行近距离的观测。一个以俄罗斯企业家尤里·米尔纳(Yuri Milne)和理论物理学家斯蒂芬·霍金(Stephen Hawking)领衔、由科学家和科技行业巨头组成的私人资助团队宣布启动“突破摄星”计划(Breakthrough Starshot),致力在 20 至 30 年内研发和推出一系列 iPhone 手机大小的航天器。他们的目标是半人马座 α 星,其中除了比邻星外,还包括两颗与太阳相似的更大的恒星。

“突破摄星”计划的咨询委员会主席、来自哈佛大学的阿维·勒布(Avi Loeb)说:“我们肯定是会把精力瞄准比邻星,这项工作就像是在我们的社区附近寻找一流的房地产一样。”

这颗新发现的行星距离其母星大约 800 万公里,比地球到太阳的距离(约 1.5 亿公里)要近得多。水星是最靠近太阳的行星,但它与大阳依然相隔了约 5793 万公里。

位于半人马座的比邻星,距离地球 4.2 光年。图片版权:欧洲航天局(ESA)/哈勃望远镜

虽然比邻星 b 可能与地球相似,但其母星——比邻星却与太阳截然不同。比邻星属于红矮星,体积较小,质量大约是太阳质量的 12%,亮度只有太阳的六百分之一,较为暗淡,因此人类用肉眼无法从地球上直接观察得到。

因此,尽管比邻星 b 与其母星更接近,接收到的热量却比地球更少,但也足够温暖,使得水可以在其地表流动。安格拉达-艾斯库德博士在一次新闻发布会上表示,关于这颗行星是否有液态水或大气,“目前纯粹只有猜测”。

如果这颗行星是在接近其母恒星时形成的,它很可能是干燥和没有大气层的,但它也可能是在更远的地方形成,之后才逐渐向内迁移到当前的轨道上。另一种可能是,这颗行星一开始形成时是干燥的,后来受到了彗星或富含冰的小行星撞击。

安格拉达-艾斯库德博士说:“如今已经有可靠的模型和情况能推理出类地行星的形成。”

虽然这颗行星适宜居住,但科学家对宇宙其它地方存在生命的可能性的研究也引人思考:绕红矮星运行的行星是否真的是有前景的目标?

小恒星更不稳定,尤其是年轻的恒星,它表面的爆发也可能将这类行星表面的大气层逐渐消灭。据科学家们表示,这颗行星上的 X 射线水平和高能辐射将会是地球的 100 倍。

距离较近的运行轨道意味着行星的自转将受到恒星的引力束缚锁定。正如月亮总是以同一面面对地球,比邻星 b 的一侧可能总是面对着恒星,因此一直是明亮的白天,而另一侧则将一直保持黑暗。

另外观测到的可见光则让科学家们更加相信自己的判断,证明他们并没有被这颗正在错误地模仿行星的恒星上产生的各种变化所蒙骗。

最初发现这颗行星已经是超过 15 年前,对其观测至今仍然在进行中。得克萨斯大学(University of Texas)的天文学家、发表于《自然》杂志的论文作者之一迈克尔·恩德(Michael Endl)从 2000 年开始观察比邻星长达 8 年,一直在寻找可能存在的新行星线索。

恩德博士在采访中说:“那时候,我没有看到任何特别有意义的线索,于是我们只是发表了观测数据,然后转向了新的研究。”

后来,安格拉达-艾斯库德博士通过另一个望远镜上的不同仪器分析数据,发现了一颗行星可能存在的迹象。他联系了恩德博士,重新分析较早前的数据。与此同时,安格拉达-艾斯库德博士也是“黯淡红点”(Pale Red Dot)项目的带头人。这个项目于今年早些时间进行,连续 2 个月每天对比邻星进行观测。

新的观测结果清楚地显示,该行星的公转周期为 11.2 天,其信号与安格拉达-艾斯库德博士较早前的猜测相一致。这一发现也与恩德博士所获得的复杂数据中被隐藏掉的某个信号相一致。恩德博士的数据精确度较低,而且是每周观察比邻星一次,而不是每天都观测。

科学家们认为,有线索表明,可能还有另一颗、甚至可能有更多颗这样的行星,但目前的线索都还不明确。

这一发现可为研发观测行星的太空望远镜提供动力。来自加州山景城美国国家航空航天局艾姆斯研究中心(NASA Ames Research Center)的鲁斯兰·别利科夫(Ruslan Belikov)推荐了一种制造成本少于 1.75 亿美元的小型太空望远镜,专用于观测半人马座 α 星的行星。虽然它没有强大到能够观测到比邻星 b,但它的存在令人们更加相信,有类地行星环绕两个类日恒星在运行。

别利科夫博士说:“这个发现让公众意识到,一个新的世界就在地球隔壁。它会改变人们思考的方式。”

翻译 熊猫译社 李秋群

题图来自 www.washingtonpost.com

© 2016 THE NEW YORK TIMES

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