你可曾想過在浩瀚太空中還存在著一顆和地球類似的藍色星球,上面的自然環(huán)境比地球還要優(yōu)越。
牛津大學(xué)與國際科研團隊就發(fā)現(xiàn)了這么一顆位于宜居帶內(nèi),質(zhì)量為地球六倍的“超級地球”
超級地球的條件是什么樣的?人類是否能移居
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“超級地球”可以取代火星成為新的移居星球?
科學(xué)研究往往藏在大量數(shù)據(jù)和持續(xù)觀測之中,這次超級地球HD 20794 d的確認,正是一個典型案例,早在2022年,牛津大學(xué)的物理學(xué)家克雷蒂格尼爾博士在分析智利拉錫亞天文臺記錄的數(shù)據(jù)時,注意到了一個奇怪的,周期性微弱的光譜信號。
這種信號可能是由于一顆行星圍繞恒星運行所造成的擺動現(xiàn)象,但當時由于數(shù)據(jù)不完整,科學(xué)界無法確認這是否真的來自一顆行星,為了進一步驗證,科學(xué)家們從智利兩臺頂級光譜儀中提取了過去20年間的高精度觀測數(shù)據(jù)。
這包括著名的HARPS光譜儀以及更為先進的ESPRESSO光譜儀,分析團隊來自多個國家,花費了大量時間對這些數(shù)據(jù)進行校對,降噪和動態(tài)模擬分析,以排除儀器誤差,恒星活動等可能干擾源。
經(jīng)過交叉比對和深入研究,研究人員終于確認,超級地球不僅確實存在,而且其運行軌道正好落在其主星的宜居帶范圍內(nèi),所謂宜居帶,是指一顆行星圍繞恒星運行的區(qū)域,在這個區(qū)域內(nèi),星球表面的溫度適中,有可能維持液態(tài)水存在,這正是生命誕生的先決條件之一。
值得注意的是,超級地球的運行軌道并非完美的圓形,而是偏橢圓形,這種軌道特征意味著它在圍繞恒星運動的過程中,距離恒星的遠近會發(fā)生周期性變化,也就是說,它在軌道某些位置可能更熱或更冷。
但這并不代表它不具備孕育生命的可能,相反,這種溫度變化或許會促使大氣循環(huán)與地表條件更加復(fù)雜,甚至可能形成類似地球上的季節(jié)更替,這一點目前仍需進一步研究。
這顆新的“地球”距離地球約20光年,這在宇宙尺度上已經(jīng)相當鄰近了,相比之下,我們熟知的比鄰星距離也僅為4.2光年,因此超級地球的可觀測性與研究價值極高,未來也可能成為重點探測目標之一。
這顆沉睡多年的星球從數(shù)據(jù)中被重新喚醒,背后反映的是科學(xué)家們對宇宙探索的堅持與耐心,也讓我們看到了尋找類地生命的努力已悄然進入了一個全新的階段。
超級地球并非地球的放大版
“超級地球”這個概念雖然聽起來像是一顆升級版地球,但它的實際意義遠比名字更復(fù)雜,實際上,超級地球并不表示這類星球具備宜居條件,而僅僅是一種根據(jù)質(zhì)量和體積來分類的術(shù)語。
一般來說,超級地球的質(zhì)量在地球的2.5至10倍之間,直徑也要比地球大約1.2到2倍,它們可能是巖石星球,也可能是氣態(tài)星球,甚至是完全被水覆蓋的海洋世界,在已發(fā)現(xiàn)的超級地球中,有一部分確實具有類似地球的結(jié)構(gòu)。
比如可能存在巖石地殼、內(nèi)部地幔運動,甚至有類地大氣層,但也有不少超級地球地表是高溫熔巖,致密氣體包圍,或者根本沒有穩(wěn)定的地表這也就意味著,并不是每一個超級地球都能像地球那樣支撐生命存在。
超級地球之所以受到科學(xué)家青睞,是因為它們相較于其他類型的系外行星,如熱木星,氣態(tài)巨行星等,更可能出現(xiàn)生命存在的基礎(chǔ)條件,許多超級地球的軌道都落在其恒星的宜居帶內(nèi),而且因為體積較大,它們更容易被遙感觀測設(shè)備捕捉,也更容易被分析其大氣層成分。
目前科學(xué)家已經(jīng)探測到數(shù)百顆超級地球,其中超過60顆位于距離地球100光年范圍內(nèi),這些星球大多圍繞著類似太陽的恒星運行,這一點也至關(guān)重要,因為類太陽恒星相對穩(wěn)定,生命周期長,恒星風(fēng)也不像紅矮星那樣強烈,這樣的恒星系統(tǒng)更容易孕育穩(wěn)定的環(huán)境。
更重要的是,一些超級地球具備較厚的大氣層,可以有效阻擋宇宙射線和紫外線,對生命形成起到保護作用,此外,一些超級地球還顯示出磁場特征,意味著它們的核心或許也在運動,進一步增強其與地球的相似性。
盡管大多數(shù)超級地球目前還無法實際登陸,但從科研角度,它們?yōu)槲覀兠枥L了宇宙中可能的第二家園圖景,只要條件允許,未來通過技術(shù)手段改造這些星球的氣候與生態(tài)環(huán)境,它們就有潛力成為人類移民的落腳點。
那些最接近我們的超級地球
在人類發(fā)現(xiàn)的眾多超級地球中,有幾顆因距離近,潛力高而備受關(guān)注,被譽為“星際移民”的優(yōu)先目標,其中最典型的就是開普勒-1649C、開普勒-22B與LP890-9C,它們各具特色,也各有挑戰(zhàn)。
首先是開普勒-1649C,這顆行星在2020年才被重新確認存在,其實早在2017年便已被開普勒望遠鏡捕捉到信號,但由于數(shù)據(jù)傳輸問題一度被忽略,它距離地球約300光年,是目前已知與地球接收恒星輻射量最為接近的超級地球之一。
理論上,這意味著它表面溫度可能和地球相仿,存在液態(tài)水的可能性極高,但也有研究指出,該行星圍繞的是一顆紅矮星,這類恒星活動頻繁,強烈的恒星風(fēng)可能會摧毀行星的大氣層,從而影響其宜居性。
然后是開普勒-22B,體積約為地球的2.4倍,圍繞一顆類似太陽的恒星運行,其所處軌道也在宜居帶內(nèi),科學(xué)家推測其地表溫度約22攝氏度,相當宜人,不過,也有觀點認為它可能是一顆海洋星球,缺乏巖石陸地,甚至有可能是類似金星那樣高溫高壓環(huán)境的星球。其真實面貌仍需進一步觀測與探測。
最后是LP890-9C,這是一顆距離地球僅26光年的超級地球,按宇宙尺度而言幾乎就是“鄰居”。遺憾的是,它的表面溫度極高,可能達到1000攝氏度,地殼也可能被完全融化,形成巖漿地表,盡管目前它不具備宜居性,但因其靠近地球,科學(xué)家得以通過各種手段進行清晰觀測,為研究高溫環(huán)境下的行星演化提供了寶貴資料。
不過,無論是哪一顆星球,即便它們具備宜居潛力,現(xiàn)實也擺在眼前,人類現(xiàn)有的航天技術(shù)仍遠遠不足以實現(xiàn)星際旅行,以目前速度最快的人造探測器“旅行者1號”為例,其時速為約6.2萬公里,即使保持這個速度不變,也需要超過5萬年才能到達距離地球26光年的LP890-9C。
這正是當下的宇宙探索面臨的最大現(xiàn)實,我們看到了希望,但通往那希望的路仍遙遠,然而,科學(xué)從來不是一蹴而就的事業(yè)。只要人類繼續(xù)探索,發(fā)展新技術(shù),掌握更高速度的航天引擎,我們終有一日能將腳步踏上這些遙遠的新世界。
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