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氫海行星或許也是外星生命“搖籃”

來(lái)源:科技日?qǐng)?bào) 作者:記者 吳純新 通 訊 員 王瀟瀟 2021年09月14日 09:10

  在超級(jí)地球和超小海王星之間,,還可能存在另外一種行星,,即氫海行星,。這種行星的氫氣包層很薄,使得海洋表面壓強(qiáng)不是特別大,,能夠支撐生命存在,。對(duì)K2-18b的觀測(cè)發(fā)現(xiàn),也證明了符合上述構(gòu)想的系外行星是存在的,。

  鄒遠(yuǎn)川華中科技大學(xué)物理學(xué)院教授

  探索宇宙,,尋找外星生命,人類又邁出了一小步,。

  近日,,來(lái)自英國(guó)劍橋大學(xué)的天文學(xué)家認(rèn)為,氫海系外行星或是孕育外星生命的“搖籃”,。研究團(tuán)隊(duì)發(fā)表論文稱,,他們發(fā)現(xiàn)了一類新的宜居行星,,這種系外行星的質(zhì)量是地球的幾倍,,擁有巨大的液態(tài)水海洋和富含氫氣的大氣層,被稱為氫海行星。

  也許在不久的將來(lái),,人類就能夠在一顆意想不到的星球上,,發(fā)現(xiàn)地外生命。

  宜居星球不只是類地行星

  “目前比較可信的氫海行星只有K2-18b一個(gè),?!编u遠(yuǎn)川直言,氫海行星是一個(gè)擁有主要由氫氣所構(gòu)成的薄大氣層,,以及由液態(tài)水(海洋)作為行星表層的系外行星,。

  這種行星質(zhì)量范圍比較廣,大致在1個(gè)到10個(gè)地球質(zhì)量之間,,鄒遠(yuǎn)川說(shuō),,以目前的觀測(cè)來(lái)看,氫海行星的質(zhì)量,,正好處在人類能觀測(cè)到的地外行星主要質(zhì)量范圍內(nèi),。但其大氣只占總質(zhì)量的百萬(wàn)分之一左右,“氫海行星大氣層很薄,,要發(fā)現(xiàn)并確定它們并不容易,。”鄒遠(yuǎn)川說(shuō),。

  自20世紀(jì)90年代初,,人類首次發(fā)現(xiàn)太陽(yáng)系之外的行星以來(lái),我們已經(jīng)發(fā)現(xiàn)了數(shù)千顆系外行星,。在已知的數(shù)千顆系外行星中,,絕大多數(shù)行星質(zhì)量在地球和海王星之間,它們通常被稱為超級(jí)地球或超小海王星,,大多為大氣富含氫的巖質(zhì)行星和冰質(zhì)巨行星,,或介于兩者之間的行星。氫海行星此前就被歸屬于超小海王星,。

  目前,,地球是人類唯一知曉存在生命的天體。在系外行星搜索中,,我們始終把尋找生命跡象視為重頭戲,。為此,天文學(xué)家主要關(guān)注與地球體積,、質(zhì)量,、溫度和大氣成分相似的行星,即類地行星,。

  而在劍橋大學(xué)的最新研究中,,研究人員認(rèn)為或許不只有類地行星才宜居,此前曾被認(rèn)定為非宜居行星的氫海行星,也有可能孕育生命,。研究小組成員表示,,氫海行星在整個(gè)銀河系中似乎極其常見,它們可能擁有“極端生物”,,如同能在地球上最惡劣環(huán)境中繁衍生息的生物一般,。

  研究人員認(rèn)為,氫海行星通常比地球更炎熱,,其大氣溫度或高達(dá)200攝氏度,,具體情況取決于它們的宿主恒星及其與宿主恒星的距離。

  盡管氫海行星與地球有著不同的特性,,但仍具有容納大型海洋的特征,,在富含氫的大氣層下,或存在著行星尺度的巨大海洋,。

  鄒遠(yuǎn)川介紹,,與類地行星相比,氫海行星可能存在于恒星周圍更廣的空間范圍,。這就意味著,,即使位于宜居帶范圍之外,仍有機(jī)會(huì)找到能夠孕育生命的行星,。這個(gè)發(fā)現(xiàn)或可改寫我們對(duì)于“宜居帶”的一般性認(rèn)識(shí),。

  氫海行星上的海洋或能孕育生命

  鄒遠(yuǎn)川介紹,氫海行星的質(zhì)量在地球和海王星之間,。同樣在此質(zhì)量區(qū)間,,大多數(shù)超小海王星則沒有支撐生命存在的條件。大多數(shù)超小海王星的質(zhì)量超過(guò)地球的1.6倍,。雖然這一質(zhì)量要比海王星小,,但還是太大了,無(wú)法像地球一樣擁有巖質(zhì)的內(nèi)部結(jié)構(gòu),?!吧荒茉跉怏w中誕生,只能在巖石核上,,如果氣體太厚,,巖石所處的氣壓太高,生命就無(wú)法存在,?!彼f(shuō)。

  早期對(duì)這類行星的研究認(rèn)為,,它們富含氫的大氣之下,,壓力和溫度過(guò)高,,無(wú)法支持生命存在。而劍橋大學(xué)研究團(tuán)隊(duì)最近對(duì)K2-18b的研究發(fā)現(xiàn),,在某些條件下,,這類行星仍有機(jī)會(huì)支持生命繁衍,。

  這一發(fā)現(xiàn)讓該團(tuán)隊(duì)開始對(duì)相關(guān)行星和恒星性質(zhì)開展了更加全面,、詳細(xì)的調(diào)查,尋找已知或未知的系外行星中哪些可能滿足這些條件,,以及是否有機(jī)會(huì)觀測(cè)到它們的生物信號(hào),。

  鄒遠(yuǎn)川說(shuō),這類行星還包含潮汐鎖定的暗氫海行星,,它們可能只有在永久背陰面具有宜居條件,;還包括只能接收到來(lái)自恒星少量輻射的冷氫海行星。

  也有研究認(rèn)為,,氫海行星有條件支持地外生命存在的觀點(diǎn),,更重要的是這類行星的數(shù)量和可觀測(cè)性均高于類地行星,這將大大加速人類對(duì)太陽(yáng)系之外的生命搜索工作,。

  “最新的研究成果并沒有推翻之前的行星研究結(jié)論,。”鄒遠(yuǎn)川坦言,,新研究只是說(shuō)在超級(jí)地球和超小海王星之間,,還可能存在另外一種行星,即氫海行星,。這種行星的氫氣包層很薄,,使得海洋表面壓強(qiáng)不是特別大,能夠支撐生命存在,。對(duì)K2-18b的觀測(cè)發(fā)現(xiàn),,也證明了符合上述構(gòu)想的系外行星是存在的。

  生命形態(tài)極可能是微生物

  可以肯定的是,,氫海行星為人類在尋找地外生命的道路上開辟了一條全新途徑,。

  劍橋大學(xué)研究人員認(rèn)為,氫海行星大氣中可能存在一些微量的生物標(biāo)記物,。不久的將來(lái),,人類或許可以通過(guò)光譜觀測(cè)發(fā)現(xiàn)這些標(biāo)記物。

  目前,,該研究團(tuán)隊(duì)確定了一個(gè)相當(dāng)大的潛在氫海行星樣本庫(kù),,這些樣本可以成為下一代望遠(yuǎn)鏡詳細(xì)研究的候選對(duì)象。

  同時(shí),,僅僅依靠質(zhì)量大小不足以確認(rèn)一顆行星的具體情況,,還需從溫度和大氣性質(zhì)等其他方面進(jìn)行更詳細(xì)地研究,。

  鄒遠(yuǎn)川說(shuō),氫海行星比類地行星尺寸更大,、溫度更高,,其大氣富含氫,使得它們的大氣特征更容易被探測(cè)到,。

  他介紹,,類似氫海行星這樣的行星,在已知的系外行星中占了大多數(shù),。從光譜上探測(cè)氫海行星大氣中的生物標(biāo)記,,需要更加強(qiáng)大的望遠(yuǎn)鏡,即將發(fā)射的詹姆斯·韋伯望遠(yuǎn)鏡正是一個(gè)適合用于此項(xiàng)研究的望遠(yuǎn)鏡,。

  從過(guò)程上看,,對(duì)氫海行星的探測(cè)與探測(cè)類地行星是相同的,即先利用專用的行星探測(cè)望遠(yuǎn)鏡找到地外行星,,再在其中搜尋可能的候選體,,然后利用超大望遠(yuǎn)鏡進(jìn)行詳細(xì)觀測(cè)。

  值得注意的是,,雖然氫海行星是一種可能孕育生命的行星,,但一方面,可以成為氫海行星的限制條件仍比較多,,目前比較可信的候選體也只有一個(gè),;另一方面,即便該類行星能夠孕育生命,,也極有可能是微生物,,因?yàn)闅浜P行堑拇髿庵袥]有氧氣,無(wú)法支撐需進(jìn)行有氧呼吸的大型動(dòng)植物存活。

  鄒遠(yuǎn)川介紹,,對(duì)于尋找地外生命,,目前的主流還是搜尋類地行星。如2009年至2013年,,美國(guó)國(guó)家航空航天局(NASA)使用的開普勒空間望遠(yuǎn)鏡,;2018年發(fā)射、設(shè)計(jì)壽命到2020年但目前依然在服役的TESS小型空間望遠(yuǎn)鏡,;歐洲航天局在2015年發(fā)射,、設(shè)計(jì)使用到2025年的PLATO空間望遠(yuǎn)鏡,都是主要的地外行星發(fā)現(xiàn)者,,但目前還沒有探測(cè)到一顆真正意義上的另一個(gè)地球,。

  鄒遠(yuǎn)川說(shuō),目前我國(guó)上海天文臺(tái)研究員葛健提出了地球2.0計(jì)劃,,經(jīng)過(guò)長(zhǎng)時(shí)間的觀測(cè),,有望找到質(zhì)量,、體積、軌道周期等各項(xiàng)參數(shù)都和地球一致的“姐妹星”,,再利用大型望遠(yuǎn)鏡對(duì)該行星進(jìn)行有針對(duì)性的長(zhǎng)時(shí)間觀測(cè)(包括成像和光譜觀測(cè)),,在鄒遠(yuǎn)川看來(lái),這將是最有可能找到地外生命的方式,。

(責(zé)編:范婉璐)