宇宙中到底有沒有其他的生命?這個問題,至今我們得不到一個肯定的回答,但科學家們?nèi)匀粓孕胚@一點,并不斷地尋找著。
想要找到地外生命,首先要找到宜居的行星。最近,天文學家在宇宙中又找到一顆超級地球,而且它距離我們確實非常近。
在距離我們大約36.5光年的位置上,有一顆恒星,名字叫做Ross 508。這是一顆紅矮星,也就是宇宙中最小的一類恒星,比我們的太陽要小得多。Ross 508的質量僅有太陽的18%左右,比距離太陽系最近的比鄰星略大一點。由于它太小太暗,所以盡管距離地球不算太遠,但我們在地表是無法用肉眼直接看到它的(比鄰星也是如此)。
即便如此,它在今天仍然引起了天文學家的關注,因為它的周圍有一顆行星被發(fā)現(xiàn)了。
發(fā)現(xiàn)這顆行星的,是日本國家天文臺(NAOJ)建設于夏威夷的斯巴魯望遠鏡,這臺望遠鏡口徑達8.2米,建造地點也是世界上最適宜天文觀測的地點之一——夏威夷毛納基山的山頂,因此獲得了強大的觀測能力,從而發(fā)現(xiàn)了這顆行星。
根據(jù)天文學家的計算,Ross 508 b的質量大約是地球的4倍。在太陽系內(nèi),比地球大的行星中最輕的天王星也有地球質量的15倍,而且是氣體行星,所以天文學家也不知道4倍地球質量的行星應該是固體行星還是氣體行星,但他們傾向于認為這是一顆固體行星,也就是類地行星。
Ross 508 b的公轉周期僅有10.75天,是地球的3%左右,這意味著它和宿主恒星之間的距離遠比日地距離要小??紤]到Ross 508比太陽冷得多,表面溫度僅3071K,這顆行星在這么近的距離下非但不會非??釤?,反而處在了它的宜居帶內(nèi)。
所謂的宜居帶,指的就是行星在這個距離下,能夠讓水以液態(tài)的形式存在,這一點尤為關鍵。盡管我們目前仍然不能確定地外生命需要哪些條件才能夠出現(xiàn)并延續(xù)下去,但液態(tài)水基本上是科學家們的共識。如果沒有水,或者水不能以液態(tài)的形式存在,許多生化反應就無法進行,生命就無法出現(xiàn)。
當然了,處于宜居帶內(nèi)不能說明這里一定有液態(tài)水或者生命,火星就位于太陽系的宜居帶內(nèi),不過它只有很少的液態(tài)水,而且沒有任何生命的痕跡。但在我們無法直接證明液態(tài)水存在與否的情況下,首先確定系外行星是否處于宜居帶內(nèi)就尤為關鍵了。
這就是人類目前遭遇到的尷尬,因為目前最容易被我們發(fā)現(xiàn)的系外行星,普遍是最大、距離宿主恒星最近的行星。因此,已經(jīng)被發(fā)現(xiàn)的系外行星普遍是氣體行星,它們沒有固體表面,無法讓生命穩(wěn)定生存。而且,距離宿主恒星太近會導致溫度極高,有些行星表面溫度甚至超過了3000 ,根本不可能孕育生命。
正因如此,發(fā)現(xiàn)一顆質量較小的巖石行星,甚至還是處于宜居帶內(nèi)的超級地球,就更顯得珍貴了。
為什么會這樣呢?這就要說到系外行星的發(fā)現(xiàn)手段了。
我們一共介紹過7種尋找系外行星的方法,其中有2種最常被使用,一個是凌日法,一個是徑向速度法。
美國宇航局著名的凌日系外行星勘測衛(wèi)星(TESS)和開普勒太空望遠鏡(Kepler),都是利用凌日法尋找系外行星的設備。它們的工作就是觀測某顆恒星,然后檢測其亮度是否存在規(guī)律性的下降。如果有的話,很有可能就是系外行星運行到宿主恒星和地球之間導致部分光線被遮蔽。
截至本次研究論文寫作的時候,人類發(fā)現(xiàn)的五千顆系外行星中有3858顆都是通過凌日法發(fā)現(xiàn)的。
所謂的徑向速度法,其本質上是多普勒效應的表現(xiàn)。行星在圍繞恒星公轉的時候,會憑借其引力拖動恒星發(fā)生擺動。盡管行星比恒星小得多,但這種擺動也是比較明顯的。以太陽系為例,木星的引力已經(jīng)強大到足以將太陽系的質心拖出太陽表面以外幾十萬公里的地方!
恒星在擺動的過程中,其發(fā)出的光也會發(fā)生波長的變化,也就是發(fā)生紅移或者藍移。如果這種紅移或藍移的變化呈現(xiàn)周期性,那么就很有可能是來自于一顆系外行星。
和凌日法相比,徑向速度法能夠探測到距離宿主恒星更遠、體積更小一點的系外行星,Ross 508 b就是利用這個方法發(fā)現(xiàn)的。
從2019年開始,由NAOJ領導的一個國際天文學家團隊就開始利用斯巴魯望遠鏡進行觀測,他們希望通過識別紅外和近紅外波長的多普勒效應,從而發(fā)現(xiàn)紅矮星周圍的系外行星。天文學家Hiroki Harakawa介紹,Ross 508 b是這個項目中第一顆被發(fā)現(xiàn)的系外行星,Ross 508也是人類迄今為止利用徑向速度法發(fā)現(xiàn)的擁有系外行星的最小、最暗的恒星之一。
盡管比太陽冷得多,但像Ross 508這樣的紅矮星有一個嚴重的問題,那就是輻射比太陽強得多。因此,紅矮星周圍的行星可能遭受著巨大的輻射,無法孕育生命。幸運的是,Ross 508 b的環(huán)境還不算太差,它承受的恒星輻射僅僅是地球獲得太陽輻射的1.4倍。
那么,這顆超級地球上到底能不能孕育生命呢?
目前我們還無法下定論,因為誰也不知道它的環(huán)境是怎樣的,有沒有水。最近兩個月,它已經(jīng)運行到了宿主恒星和地球之間,天文學家能夠在這個角度下對它進行光譜分析,判斷它有沒有大氣層;如果有的話,大氣內(nèi)有什么成分,也是天文學家關注的焦點。
隨著觀測技術的不斷提升,未來天文學家還將發(fā)現(xiàn)更多的巖石系外行星,其中宜居行星的數(shù)量也會越來越多。或許在某一天,我們真的能夠找到一顆環(huán)境和地球相似的行星。至于銀河系內(nèi)到底有多少地外生命,恐怕短時間內(nèi)都沒有答案吧。