超级地球每年都有新发现
(想象中的超级地球HD85512b,距离我们36光年)
大众的想象是天马行空且富有浪漫情调的,天文学家对于地外文明的探索则很严谨。以至于每当大众看到一组又一组关于地外生命探索的相关数字之后,不管是以光年为单位的距离,还是动辄超地球多少倍的体积,都会让你生出宇宙浩渺自我宛若尘埃之感。
时至今日,关于超级地球的探索数量已经发现了不少,距离地球最近的据说只有33光年,相比于那些动辄上千甚至数万光年的星球,这已经算很近了。
超级地球是什么
要理解超级地球是什么,就得想一下地球上为什么会有生命,或者说生命出现的基础条件有哪些。
它得有固体的地表,像地球一样得是以硅盐酸岩石为主的星球,因为宇宙里一些星球是气体巨星,不存在固定的地表。
有了固定的地表之后,星球上才有可能出现水。在地球上水是一切生命形式的源头,而且水的形态还必须得是液态,气体或者固体的形式存在,则说明星球上的温度要么太高要么太低。
而温度合适的关键,就需要这个星球到恒星之间的距离恰到好处——既不能太远也不能太近,恰好能保证液态水的生成。在天文学领域,若是某个星球具备这些元素,尤其是距离恒星的位置合适,则被称之为“宜居带”。
光有上述几种因素还不算,这类星球要想最终孕育出生命,还必须得拥有一层厚厚的大气层。
(我们的太阳和格利泽581对比)
地球上的动物包括人类在内,我们之所以能享受到和煦的阳光,靠的就是大气层将过量的紫外线和辐射过滤了。如果没有大气层,地球上每天遭受太阳和宇宙射线的暴击,生命根本不可能存活。
除此之外,大气层还能保证星球上的温度处于恒定状态,不能是太阳升起来能烤死生命,落山后生命又被冻死了。
如果符合了上述几种条件,在天文学领域就可被称之为类地行星了。以人类目前的天文学水平,所观测到的宇宙空间内,还没有发现过一个与地球的相似度达到八九成以上的。
在这种情况下,天文学家只能降低标准来寻找。根据天文学领域的定义,凡是质量高于地球,又低于冰巨星的太阳系外行星,都可以被看作是超级地球。
简单来说,就是剔除了温度、组成成分、轨道属性、是否在宜居带上等必要条件。这样一来,超级地球被发现的数量就多了。
目前发现的超级地球有哪些?
最早在1992年,亚历山大·沃尔兹森等人发现了两颗行星,它们的质量为地球的4倍左右。这两颗行星位于PSR B1257+12(巫妖星)旁边,巫妖星位于室女座,这里到太阳系的距离,超过了2300光年。
到了2005年,另外一个天文学团队又发现了另一颗超级地球。此行星围绕着一颗被命名为格利泽876的红矮星公转,所以发现它之后就将其命名为格利泽876d,它的质量是地球的7.5倍左右。
虽然在质量上符合超级地球的标准,但是它围绕格利泽876公转一圈的时间只需要48小时左右,这意味着它距离恒星的位置很近,天文学家推测其表面温度为343摄氏度。
2007年,另外两个围绕红矮星运转的超级地球又被斯特凡·乌德里的科研团队发现。两颗行星环绕格利泽581这颗红矮星运行,其中一颗上被推测可能存在液态水,另外一颗推测其温度,是地球上零下3度到零上40度之间,两颗行星是地球质量的5倍。
其实从2006年前后开始,到2016年10年的时间里,发现的超级地球数不胜数。比如在2011年初,通过开普勒太空望远镜获取的新研究,一次就列出了1325颗候选行星,符合地球等级和超级地球等级的行星超过了300颗。
基于上述情况,天文学家赛思·肖斯塔科估计,单单是距离地球1000光年内,适合人类居住的星球至少有30000颗。若是将这个范围扩大到银河系内,至少有5亿颗行星处于宜居带上。
之所以有这么多的发现,是因为有一系列的太空寻找计划。比如“达尔文计划”,此前由欧洲空间局提出制定,这是由多艘飞船和太空望远镜组成的列阵,能够让天文学家看到更远之外的地方。
欧洲空间局还推动过“GAIA计划”,其发射的太空望远镜处于特定区域,可以减少太阳光线的干扰,有利于对外太空进行探测。
美国航天局也曾提出过相关的计划,计划中是为了寻找类地行星的,而在开普勒望远镜升空之后,发现的超级地球以及符合标准的候选行星更多。
比如开普勒22b,就是开普勒望远镜升空之后发现的第一个超级地球。它位于天鹅座内,围绕着类太阳恒星开普勒22公转,距离地球为600光年。
2011年前后,被发现距离地球最近的超级地球为36光年。这颗被命名为HD85512b的行星位于船帆座,绕格利泽370运行,所以又被称为格利泽370b,它的质量是地球的3.6倍,而且还被推测认为位于宜居带上。
10年之后的2022年,NASA再次发现两颗距离地球较近的超级地球,距离我们只有33光年。不但距离最近,而且是迄今发现的所有超级地球中,与我们最接近的行星系统。
综合来看,从上世纪九十年代开始,天文学家发现的超级地球很多。不管是将相关标准提升还是降低,候选的行星数量一直在增长。这说明,在庞大的宇宙之内,如果以地球为标准的话,能形成生命的星球还是有很多的。
存在生命吗?
2017年,通过智利的MEarth-South望远镜,天文学家又发现一颗距离地球39光年的超级地球。
研究人员发现,它不光符合超级地球的标准,而且又接近类地行星的标准。行星围绕着红矮星LHS1140进行运转,由于这颗红矮星辐射低,天文学家推测其对绕行的行星影响较小,有利于行星生成大气层。
而且这颗行星正好位于宜居带的中心,区域内的温度不高不低,所以星球上可能存在液态水。它的体积是地球的1.4倍,质量为8倍,因此推测其是由岩石构成,并且很有可能存在铁核。
这样的发现让天文学家很是兴奋,因为生命出现的标准它都基本符合。也因此,在此前发现的所有超级地球中,它也是被认为最有可能存在生命的星球。
事实上,类似的发现近年来有很多,还在2015年的时候,天文学家就发现过K2-18b超级地球,这颗行星的大气层中还被发现了有水,测算其水分高达50%。此外,它的体积是地球的两倍,温度介于零度到40度之间。
所以在当时,天文学家就认为上面有生命迹象。但是,K2-18b超过111光年的距离,以目前的科技水平,根本无法到达上面去证实是否有水。
到了去年,又有两颗距离地球最近的超级地球被发现了,两颗行星距离地球只有33光年,比此前在2017年发现的那一颗还短了6光年。
两颗行星围绕着HD260655红矮星运转,它们的体积是地球的1.2倍到1.5倍,质量是地球的2倍到3倍。
虽然在质量上符合超级地球的标准,可惜它们环绕HD260655公转的时间只需要5.7天,这意味它们距离炽热的恒星很近。后来的研究也发现,其中一颗行星上的温度为435摄氏度,另一个为284摄氏度。
如果只从温度上来看,行星上不会存在生命。不过天文学家也表示,两颗星球上的实际温度是多少,还要看环绕的大气层及其成分性质。但综合以前的发现来看,这两颗行星,是迄今发现距离我们最近的超级地球。
目前,所有发现的超级地球,哪怕是处于宜居带上的,是否存在生命天文学家也不敢肯定。毕竟距离太过于遥远,以人类现有的飞行技术,根本没办法去证实。
也因此,即使是发现比超级地球标准还要高的类地行星,天文学家也只能用“可能存在生命”来形容。
(人们想象中的开普勒22b)
如何实现星际旅行
距离地球最近的超级地球为33光年,听起来单位数很小,那不过是为了方便表达,而用了天文学单位代替了传统的距离单位,以便折叠掉数字后面的无数个零。
一光年的距离,大家都知道为9.46兆公里,以人类目前制造的最快的飞行器朱诺号木星探测器来计算,它每小时大约可飞行26.5万公里。依照这样的速度飞完一光年,至少也需要4073年才能实现。
所以,哪怕是距离地球最近的33光年之外的超级地球,以人类目前的飞行器去往那里的话,所花费的时间都足够地球上一个演化的人种消失了。
这就意味着,如果人类真的想以光年为单位飞行的话,就必须得颠覆现有的一切技术才行。
20世纪70年代以来,不少天文学家针对星际飞行,曾有过无数设想。常规的方式有电子束引爆核动力火箭,或者激光点火核聚变火箭。
这些模式还是以加速为主,但即便速度提升之后,飞跃10光年之内的距离,也需要20到100年的时间。而且这样的技术目前也不能实现,推测最快出现的时间也要到下个世纪。
于是也有人改变思路,考虑利用反物质火箭或者黑洞来驱动。根据相关设想,这类技术能在20天内将飞行器的速度加速到光速的10%,而且黑洞驱动输出的能量,能维持在3年以上,这足够人类飞出很远的距离了。听起来很不错,但目前这些设想更相当于是异想天开。
于是,也有天文学家更现实一点,既然不能快,那就“慢行”。利用技术让人类在漫长的星际飞行中处于睡眠状态,不到地方不唤醒,这样即便飞的很慢,也最终能到达目的地。
大量的科幻电影中都有类似的情节,而《流浪地球》设想的则更宏伟,让整个地球以匀速的状态飞行,即使速度很慢,一代又一代的人驱动着地球,最终也能到达目的地。
小时候,晴朗的夏日夜晚,望着天上数不尽的星星,你肯定想象过,那上面是不是也有一个跟自己一样的孩子,在以同样的方式望向地球。长大之后,看到UFO和外星人的各类信息,关于地球外是否有生命的想象就会更加具体。(想象中的超级地球HD85512b,距离我们36光年)大众的想象是天马行空且富有浪漫情调的,天文学家对于地外文明的探索则很严谨。
以至于每当大众看到一组又一组关于地外生命探索的相关数字之后,不管是以光年为单位的距离,还是动辄超地球多少倍的体积,都会让你生出宇宙浩渺自我宛若尘埃之感。
时至今日,关于超级地球的探索数量已经发现了不少,距离地球最近的据说只有33光年,相比于那些动辄上千甚至数万光年的星球,这已经算很近了。
超级地球是什么要理解超级地球是什么,就得想一下地球上为什么会有生命,或者说生命出现的基础条件有哪些。
它得有固体的地表,像地球一样得是以硅盐酸岩石为主的星球,因为宇宙里一些星球是气体巨星,不存在固定的地表。
有了固定的地表之后,星球上才有可能出现水。
在地球上水是一切生命形式的源头,而且水的形态还必须得是液态,气体或者固体的形式存在,则说明星球上的温度要么太高要么太低。
而温度合适的关键,就需要这个星球到恒星之间的距离恰到好处——既不能太远也不能太近,恰好能保证液态水的生成。
在天文学领域,若是某个星球具备这些元素,尤其是距离恒星的位置合适,则被称之为“宜居带”。
光有上述几种因素还不算,这类星球要想最终孕育出生命,还必须得拥有一层厚厚的大气层。
(我们的太阳和格利泽581对比)地球上的动物包括人类在内,我们之所以能享受到和煦的阳光,靠的就是大气层将过量的紫外线和辐射过滤了。
如果没有大气层,地球上每天遭受太阳和宇宙射线的暴击,生命根本不可能存活。
除此之外,大气层还能保证星球上的温度处于恒定状态,不能是太阳升起来能烤死生命,落山后生命又被冻死了。
如果符合了上述几种条件,在天文学领域就可被称之为类地行星了。
以人类目前的天文学水平,所观测到的宇宙空间内,还没有发现过一个与地球的相似度达到八九成以上的。
在这种情况下,天文学家只能降低标准来寻找。
根据天文学领域的定义,凡是质量高于地球,又低于冰巨星的太阳系外行星,都可以被看作是超级地球。
简单来说,就是剔除了温度、组成成分、轨道属性、是否在宜居带上等必要条件。
这样一来,超级地球被发现的数量就多了。
目前发现的超级地球有哪些?最早在1992年,亚历山大·沃尔兹森等人发现了两颗行星,它们的质量为地球的4倍左右。
这两颗行星位于PSR B1257+12(巫妖星)旁边,巫妖星位于室女座,这里到太阳系的距离,超过了2300光年。
到了2005年,另外一个天文学团队又发现了另一颗超级地球。
此行星围绕着一颗被命名为格利泽876的红矮星公转,所以发现它之后就将其命名为格利泽876d,它的质量是地球的7.5倍左右。
虽然在质量上符合超级地球的标准,但是它围绕格利泽876公转一圈的时间只需要48小时左右,这意味着它距离恒星的位置很近,天文学家推测其表面温度为343摄氏度。
2007年,另外两个围绕红矮星运转的超级地球又被斯特凡·乌德里的科研团队发现。
两颗行星环绕格利泽581这颗红矮星运行,其中一颗上被推测可能存在液态水,另外一颗推测其温度,是地球上零下3度到零上40度之间,两颗行星是地球质量的5倍。
其实从2006年前后开始,到2016年10年的时间里,发现的超级地球数不胜数。
比如在2011年初,通过开普勒太空望远镜获取的新研究,一次就列出了1325颗候选行星,符合地球等级和超级地球等级的行星超过了300颗。
基于上述情况,天文学家赛思·肖斯塔科估计,单单是距离地球1000光年内,适合人类居住的星球至少有30000颗。
若是将这个范围扩大到银河系内,至少有5亿颗行星处于宜居带上。
之所以有这么多的发现,是因为有一系列的太空寻找计划。
比如“达尔文计划”,此前由欧洲空间局提出制定,这是由多艘飞船和太空望远镜组成的列阵,能够让天文学家看到更远之外的地方。
欧洲空间局还推动过“GAIA计划”,其发射的太空望远镜处于特定区域,可以减少太阳光线的干扰,有利于对外太空进行探测。
美国航天局也曾提出过相关的计划,计划中是为了寻找类地行星的,而在开普勒望远镜升空之后,发现的超级地球以及符合标准的候选行星更多。
比如开普勒22b,就是开普勒望远镜升空之后发现的第一个超级地球。
它位于天鹅座内,围绕着类太阳恒星开普勒22公转,距离地球为600光年。
2011年前后,被发现距离地球最近的超级地球为36光年。
这颗被命名为HD85512b的行星位于船帆座,绕格利泽370运行,所以又被称为格利泽370b,它的质量是地球的3.6倍,而且还被推测认为位于宜居带上。
10年之后的2022年,NASA再次发现两颗距离地球较近的超级地球,距离我们只有33光年。
不但距离最近,而且是迄今发现的所有超级地球中,与我们最接近的行星系统。
综合来看,从上世纪九十年代开始,天文学家发现的超级地球很多。
不管是将相关标准提升还是降低,候选的行星数量一直在增长。
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