一顆行星,如果想要孕育生命,需要滿足許許多多複雜的條件,但其中兩個條件非常重要,那就是固體表面和液态水。最近,天文學家終于在宇宙中找到一顆系外行星,極有可能滿足這兩個條件。
這顆系外行星名叫TOI-1452 b,位于距離我們大約100光年外的天龍座方向。它的宿主恒星TOI-1452是一顆紅矮星,也就是宇宙中最小的一類恒星,它和一顆更小的紅矮星組成了雙星系統。
天文學家是利用美國宇航局的淩星太陽系外行星巡天衛星(TESS)發現它的,也就是通過它遮擋住宿主恒星的光芒,證明了它的存在。通過其宿主恒星亮度變化的幅度,天文學家可以推測出它的半徑,大約比地球大70%。
按照慣例,人類首次發現的某顆系外行星的信号會被列為候選名單,還需要進一步的觀測才能确認其身份。接下來,位于加拿大魁北克省的莫甘迪克山天文台的天文學家對這顆系外行星進行了進一步的觀測,他們确認了TESS觀測到的信号确實是由系外行星産生的,宣布了新的系外行星被發現。
蒙特利爾大學的René Doyon教授是莫甘迪克山天文台的主任,也是系外行星研究所(iREx)的負責人,他興奮地說:“對于這個發現,我真的非常驕傲,因為它彰顯了我們的研究人員和觀測設備的強大能力。正是憑借着OMM的一款我們特殊設計的名叫SPIRou的設備,以及我們的研究團隊開發出來的創新的分析方法,讓我們有能力觀測到這顆獨一無二的系外行星。”
一開始,TESS一直以為TOI-1452 b隻是圍繞着單獨的一顆恒星公轉。憑借着莫甘迪克山天文台OMM望遠鏡上的PESTO相機,天文學家才發現,TESS眼裡的一顆恒星其實是兩顆恒星,隻是由于TESS的分辨率不夠高,無法将它分辨為兩顆恒星。這就和我們看遠處的樹,隻能看見一片綠,無法分辨出其中單獨的一片樹葉是一個道理。
進一步的觀測表明,這兩顆恒星之間的距離大約是97個天文單位,也就是差不多145億公裡,這是冥王星到太陽的平均距離的2.5倍。
接下來,研究人員就利用了Doyon提到的SPIRou,這個設備可以進行紅外光譜觀測,非常善于觀測低質量恒星。在進行了差不多50個小時的觀測之後,研究人員推測,這顆系外行星的質量是地球的4.8(±1.3)倍。
通過質量和半徑,天文學家就能計算出TOI-1452 b的密度。按照這個密度來算,它是一顆岩石行星,可以稱得上是超級地球。但研究人員發現,和純粹的岩石行星的模型相比,TOI-1452 b的密度似乎比理論值小得多。
如果你按照它的質量和半徑進行基本的計算,會發現它的密度大約是5.6克每立方厘米,說起來還比地球大一點,為何天文學家認為它的密度比理論值還小呢?這是因為他們還參考了它的宿主恒星的金屬元素豐度,還參考了行星模型,所以理論上它的密度應該比地球大得多,這意味着有某些密度比較小的物質占據了TOI-1452 b大量的質量,這種物質就是水。
在最近的《天體物理學雜志》上,研究人員将相關成果發表了出來,引起了全世界天文學家和科學愛好者的關注。
别看我們總說地球有大面積的海洋,但地球上的水資源真沒有大家想象的那麼多。甚至在整個太陽系内,即便是和某些衛星相比,地球的水資源儲量都要遜色得多,更不用說和TOI-1452 b相比了。
計算結果表明,地球上水的總質量僅占我們這顆行星的1%左右,而TOI-1452 b有30%左右的質量都是水,可見它确實是一顆被水牢牢掌控的行星。在太陽系内,像木星的衛星木衛三、木衛四以及土星的衛星土衛二和土衛六才有相似的水資源比例,我們的地球和它們相比,就顯得有點幹燥了。
不僅如此,根據TESS的觀測,TOI-1452 b的宿主恒星的亮度變化周期是11天,這意味着它的公轉周期就是11天。通過這些數據,天文學家也可以了解它的軌道情況。
結果表明,TOI-1452 b距離宿主恒星比日地距離近得多,但其宿主恒星溫度也比太陽低得多,隻有大約3185(±50)K。這意味着水有可能以液态的形式存在于它的表面,形成巨大的、甚至可能覆蓋全球的海洋,同時還有固态的冰以及大氣中的水蒸氣。
當然了,這一切結果,目前還是推測的,前提是本次研究的數據都沒有問題。科學是嚴謹的,天文學家們還需要更多的觀測和分析,才能夠确認這些理論。
研究人員指出:美國宇航局的詹姆斯·韋布太空望遠鏡就是驗證這次研究的最佳工具,它能夠對系外行星進行光譜分析,判斷其大氣内有什麼物質。比如最近,它剛剛确認了距離我們大約700光年的系外行星WASP 39b的大氣中擁有二氧化碳。
天文學家認為,在宇宙中,系外行星——尤其是質量介于地球和3.8倍地球質量之間的岩石行星——擁有液态水并不是一件難事,甚至可能還很普遍,而TOI-1452 b正是這些行星中的代表,被他們寄予厚望。
你可能要問了,既然是岩石行星,又有液态海洋了,這些行星上是否會孕育生命呢?
根據目前人類的觀測能力,是不足以明确回答這個問題的。一顆行星想要孕育生命,除了這兩條基本要求之外,還需要滿足許多條件,這些條件都需要人類用更加強大的觀測設備或方法來證明,目前還做不到。
但是,考慮到宇宙中的系外行星數量比海邊的沙子還多,既然液态水的岩石行星是普遍存在的,那麼滿足其他條件的概率雖然很小,但乘以這麼巨大的基數,還是很有可能存在地外生命的。連中科院的院士都相信地外生命是存在的,我們也可以給出一點信心~
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