[中配]探索比地球更宜居的外星行星

在浩瀚的銀河系中 有數百億顆行星被捲入其中 在人類的家園地球上 這個孤獨的前哨站 漂浮在螺旋壁之一上 人類開始向虛空張望 就在最近 科學家們發現了 第一個類地的宜居代行星 NASA的系外行星計劃 旨在尋找其他行星上 無可質疑的生命跡象 在尋找外星生命 和類地行星的過程中 NASA發現了一些 令人難以置信的奇特外星事件 我們將簡單談談 這顆行星的母星 以及所發現的類地行星 PSR J1719-1438 可能是你在這裡瞭解到的 最奇幻的宇宙物體之一 首先要知道的是 1438是一顆中子星 雖然體積小 但非常密集 直徑通常不超過12英里 中子星的密度極高 僅一茶匙的星際物質 在地球上就會重達約10億噸 它也是一個脈衝星 脈衝星是一種中子星 從其磁極發出 強烈的電磁輻射光束 並且擁有強大的磁場 大約是地球磁場的萬億倍 一些脈衝星旋轉速度驚人 但1438則被稱為DS脈衝星 其旋轉週期為5.4毫秒 大約是每分鐘一萬轉 但我們這裡討論的是外星星 這就是中子星 最令人印象深刻的特徵 它的半星1438b 質量與木星相當 但體積僅為這顆氣態巨星的 40%左右 究竟發生了什麼 使得這個行星如此之小 卻又如此巨大 科學家認為1438b 是一個恆星的殘骸 它的外層被具有 極強磁場的脈衝星剝離 剩下的則是一個 主要由金太碳組成的行星 使這個行星成為一個 比地球大5倍的巨型鑽石 但其密度遠大於鑽石 另一顆極其神祕的行星 距離地球僅63光年 名為HD189733b 它於2005年首次被發現 其藍色並不是像地球那樣 來自於海洋的倒影 而是由於一種模糊的 被火焰灼燒的氣氛 其中含有 含有硅酸鹽顆粒的雲層 這個氣態巨行星的 白天氣溫達到2000華氏度 風速可達4500英里每小時 在這種情況下 它推測可能會橫向下雨 液態玻璃 這顆行星距離其母星 僅有290萬英里 如此靠近 以至於它的潮汐鎖定 永遠有一面朝向星星 相比之下 水星是離太陽最近的行星 距離我們太陽系的太陽 有2900萬英里 TRAPPIST-1於1999年 首次被發現 因其過近行星 和用於發現它的 小型行星圓體望遠鏡而命名 這是一顆超冷的紅矮星 稍大於木星 但其質量遠超木星 它距離太陽約39.6光年 NASA在2014年 發現的第一個半徑 與地球相似的行星 是開普勒186F 這一發現證實了 在其他恆星的宜居區 確實存在與地球相似的行星 並標誌著 向找到一個 類似於我們自身的世界 更進一步 2015年 天文學家利用 NASA的4P測太空望遠鏡 以及地面望遠鏡 發現了7顆圍繞紅矮星 運行的溫帶類底行星 而不僅僅是一顆 這些與地球非常相似的 外星世界大多數是岩石行星 有些甚至可能擁有 多達250倍與地球的水量 這6顆行星 可能位於樂觀的宜居區 它們之間距離如此之近 以至於如果你站在 其中一顆行星的表面上 就能把其他行星看作是衛星 但這顆紅矮星 僅釋放出 我們太陽0.5%的能量 因此這些行星黑暗而寒冷 而這顆恆星的年齡 大約在54億到98億年之間 每年都有更多的行星被發現 在2020年初 NASA發現了一顆 與地球大小相同 與其星體距離相同的行星 距離我們大約1300光年 它是通過 微影力透鏡技術發現的 溫度非常低 可能沒有生命 它被稱為冰球行星 距離其宿主星太遠 一些科學家現在認為 它可能根本不是一顆星 而是一顆棕奶星 但是即使在我們 自己的太陽系中 仍然有可能 存在地球之外的生命 土星的第二大衛星 也是太陽系的 第二大自然衛星的 是太坦 這是除了地球之外 唯一一個在太空中 有明確證據表明 存在穩定液體體的天體 通常情況下 哪裡有液態水 哪裡就有生命的可能 土衛六是一顆類行星的衛星 體積比地球的月球大50% 質量則重80% 它由於水池和海洋 但並不完全是 你在地球上想像的那樣 更加離奇 我們馬上就會談論這個 土衛六上也有山谷 山脈 嶺 平頂山和沙丘 其中一些是因遠離太陽 而受到猛烈冬季風暴影響的 冰蓋深湖 因為它只獲得 地球1%的陽光 那麼它是如何擁有 帶雨 冰和液態表面的氛圍的呢 太坦的溫度遠低於地球 表面溫度約在290華氏度範圍內 雖然聽起來像是在談論水 但太坦的氣氛中 98%是氮氣 2%是甲烷 海洋和湖泊則是液態乙烷和甲烷 儘管它的北半球 有一些小的液態湖泊 但實際上並不算真正的液體 在這些極冷的溫度下 乙烷和甲烷的行為 與液態水非常相似 然而太坦確實有一些暖意 並可能擁有一個所謂的自制大氣層 我們的意思是 月球的溫暖核心 可能會對有機分子進行加熱 放射性元素的衰變 可能是月球內部升溫 考慮到這些 太坦有可能存在某種奇異生命形式嗎 這聽起來可能有點牽強 但科學家們認為 土味六的氛圍 可能是研究生命前有機化學的完美實驗室 這些化學反應為地球上的生命提供了基礎 在土味六的某些地區 發現了有機物質的沉積 證明這個巨大的衛星 可能存在生物上有趣的化合物 比如氨基酸 這是所有生命的基本構建 一些科學家將土味六 視作一個瘋狂版的地球 同時人們說 它在許多方面類似於幼年地球 那時生命尚未進化 並不可逆轉的改變我們的星球 太坦的海洋位於厚厚的冰層之下 據信在極端惡劣的條件下 仍然存在適合生命的環境 我們已經知道地球上有一些生命形式 能夠在太空真空中生存 比如水熊蟲 它們可以在零下328華氏度 和高達300華氏度的溫度中存活 它們可以在沒有任何保護的情況下 承受輻射沸騰的液體 以及高達海洋最深處 6倍的巨大壓力 如果這種生物 能夠在如此嚴酷的環境中生存 那麼在這樣的極端環境下 太坦上可能存在什麼樣的生命 就難以預測了 一些天體生物學家認為 由於土味六表面缺乏液態水 因此那裡可能沒有生命 但是生命能在太坦的甲烷海洋中存在嗎 如果太坦表面確實存在生命 科學家們一致認為 這將是微生物 可能非常微小 甚至是單細胞生物 但NSA認為有足夠的證據 表明存在生命 並計劃在月球表面 著陸一個飛行機器人 我們之前已經去過土味六 大家都熟悉的卡西尼號任務 就是例子 大多數人不知道的是 在2005年1月14日 卡西尼號發射了一顆 名為惠更斯的小探測器 它在兩個半小時的下降過程中 拍攝了一部壯觀的影片 海根降落在被圓形冰塊包圍的地方 看到了乾燥的海岸線 令人想起地球還有許多甲烷河流 這一新任務被稱為LongFly 將是這一類任務的首次嘗試 這是一款汽車大小的四全一無人機 配備了能夠識別大型有機分子的儀器 龍飛船預計將在2026年發射 並於2034年到達泰坦 當飛行器到達時 它將在泰坦赤道附近的固態碳氫化合物 雪花構成的沙丘上著陸 它將由放射性油電的熱量提供動力 類似於NASA的火星探測車 但憑藉它的八個旋翼 它能夠覆蓋的距離遠超過任何輪式機器人 蜻蜓無人機必須自主操控 因為從地球發出的光信號 需要43分鐘才能到達土味六 這使得蜻蜓的操作比標準無人機複雜的多 這架無人機將使用特別設計的導航系統 以幫助它識別危險並避免 同時也能夠自主著陸 在Dragonfly上使用的智能體將是最先進的 在飛行過程中航天器將採集大氣樣本 並提供景觀的空中圖像 然後它將飛往相距數百英里的多個地點收集數據 但最終目的地是塞爾克隕石坑 這是一個古老的隕石撞擊地點 科學家在這裡發現了液態水 有機分子以及可能為化學反應提供能量的證據 這將是作為NASA新前沿計劃的一部分 獲得資金的第四個任務 該計劃支持成本低於10億美元的中型行星科學項目 而在發射時Dragonfly的成本大約為8.5億美元 至於泰坦的未來 51年後當太陽變成紅巨星並開始氦燃燒過程時 它可能會變得更暖和 隨著我們的恆星膨脹 外層將吞噬水星、金星 最終吞噬地球 但這顆變化的太陽可能為其他行星或衛星帶來希望 比如泰坦 泰坦的表面溫度可能升高到華氏零下94度 這個溫度足以使水和氨的混合物在其表面形成穩定的海洋 隨著太陽紫外線輸出的減少 泰坦上層大氣中的霧霾將會減少 減輕其表面的反溫室效應 使大氣中甲烷產生的溫室效應發揮更大的作用 這些條件共同作用可能會創造出適合異域生命形式的環境 並將持續數億年 這個時間框架足以讓簡單生命在地球上進化 在2020年初 NASA的跨越行星巡天衛星 在其恆星的移居帶發現了一顆名為TOI-7-100D的類地行星 它是為數不多的幾顆 可能是和液態水存在於表面的行星之一 然而在進行更多測量之前 這顆行星的確切情況仍然未知 這就是詹姆斯韋伯太空望遠鏡發揮作用的地方 這家望遠鏡預計將在2021年3月30日發射 並將提供比哈勃望遠鏡更高的紅外分辨率和靈敏度 耗資100億美元 它是有史以來最先進的望遠鏡之一 只是一面覆蓋著純金的昂貴鏡子 詹姆斯韋伯太空望遠鏡將能夠呈向宇宙中最遙遠的世界和物體 例如第一批星系的形成 大家相信總有一天 NASA會找到一顆與我們相似的行星繁榮著生命 地球是一個非常特別和獨特的行星 到目前為止我們在整個宇宙中還沒有發現類似的東西 但這並不意味著超級地球不存在 事實上它們確實存在 而且我們很有可能發現比地球更適合生命的行星 現在的目標是尋找液態水 因為有水的地方可能就有生命 一臺新的望遠鏡定於2021年10月31日發射 它充滿了令人驚嘆的技術 或許能夠最終回答一個重大問題 是否存在另一顆地球甚至是比地球更優秀的行星 正等待被發現 人類即將揭曉真相 地球是迄今為止我們所知道的 唯一一個在其表面上擁有大量液態水體的行星 覆蓋了超過70%的面積 像火星這樣的其他內行星 在早期可能曾經濕潤並在演化出生命之後 才變成今天這個嚴酷貧瘠的世界 但在類似地球的外星行星上 甚至是超級地球上發現液態水 僅僅是我們探索的開始 因為如果我們在一個行星的表面發現液態水 那麼找到生命的機會就很大 這是因為所有生物都需要水來生存 幾乎所有構成地球生命的過程都可以分解為 需要液體來分解物質的化學反應 來自太空和地面的觀察發現 水分子是宇宙中最豐富的分子之一 事實上日本的探測器 榫鳥二號最近從一顆小行星上 帶回了帶有水和有機物特徵的樣本 最驚人的是 這顆小行星並不是從某個地方獲取的 而是其來源 這意味著可能有許多擁有水的超級地球 正等待被發現 如果你想看到關於榫鳥二號任務的視頻 請告訴我們 如果我們在尋找具有液態水的外星行星 它需要滿足一些條件 首先這顆行星與其宿主恆星之間 需要保持一定距離 如果距離太遠 行星上的水就會凍結 無法維持生命 如果一顆行星離行星太近 所有的東西都會燃燒殆盡 包括海洋和大氣層 有趣的是 NASA的科學家最近表示 擁有海洋的外星行星 在我們的銀河系中可能很常見 但根據我們目前的技術 還無法探測到外星行星表面的液態水 至少現在還不行 不過有一種方法可以觀察行星的大氣層 並檢測水蒸氣 如果空氣中有水蒸氣 很可能是從地面蒸發 或來自巨大的海洋 2015年 開普勒太空望遠鏡發現了一顆 名為K28B的外星行星 大小相當於八顆地球 圍繞一顆紅矮星公轉 距離地球124光年 它的引力略強於地球 但這個星球上的壓力非常大 我們稍後再談這個 2017年 斯皮特太空望遠鏡的數據 證實這顆超級地球 位於其宿主恆星的市區區 繞恆星一圈只需33天 K28B是NASA所發現的 最有希望成為宜居行星的候選者 這是因為在2019年 兩個獨立的研究 研究結合了 開普勒斯皮特和哈勃太空望遠鏡的數據 發現了行星大氣中 令人驚訝的水蒸氣量 研究人員利用這些數據 分析了恆星光 在行星過境時 穿過行星大氣的光譜 也就是行星在其宿主恆星前面 經過時的光線 K28B擁有氫氦氣氛 水的濃度在20%到50%之間 甚至有人建議這個星球有雨雲 K28B從其恆星接收的輻射量 與地球從太陽接收到的輻射量相同 那麼如果我們能夠超過光速旅行 我們可以去OK218B生活嗎 一些研究人員表示 這顆行星擁有厚重而極其密集的氣氛 形成的高壓環境 可能會阻礙我們所知的生命存在 但我們也沒有表面可以著陸 這是因為大多數行星被一個巨大的氣體包圍 可能有某種實質核心 被一個巨大的氫氣外殼包圍 裡面還有一些水蒸氣 這意味著在這個星球上著陸 幾乎是不可能的 而且由於氣體非常濃厚 壓力極高 任何由地球製造的宇宙飛船 發送到那裡都會被摧毀 遭受來自數百萬巴壓力的壓迫和擠壓 那聽起來不像是我們可以居住的地方 但是還不要放棄 對我們找到類地行星的希望 TRAPPIST-1是於1999年 首次被發現的一顆超冷紅矮星 半徑稍大於木星 距離地球約39.46光年 2017年2月22日 NASA宣佈發現7個與地球大小相當的岩石行星 圍繞一顆恆星運轉 這些行星都有可能在表面存在水 僅僅一年後 在2018年2月更深入的研究發現 這7顆行星可能擁有比地球海洋更多的水 其中3顆行星與恆星的距離 下到好處 足夠溫暖 已存在液態水 哈勃太空望遠鏡被用來發現 TRAPPIST-1B和C 不太可能像氣態巨行星那樣 擁有以氫為主的氣氛 這讓人心服 這兩顆行星是岩石行星 可能還有水 但TRAPPIST-1B和C的氣氛非常濃厚且炎熱 有點像金星 但與金星不同的是 這些外星行星的溫度過高 無法形成硫酸雲 這兩個行星可能如此炙熱 以至於它們的表面被熔岩覆蓋 TRAPPIST-1D是該系統中質量最小的行星 可能擁有一種緻密的缺氫的氣氛 類似於金星地球和火星 它的引力是我們星球的一半 來自其恆星的陽光比地球多約4.3% 並且位於宜居區的內緣 這個星球可能擁有海洋或冰層 然而一項新的研究表明 這顆行星可能更像金星 具有無法居住的氛圍 TRAPPIST-1E是一顆位於宜居帶內的外星行星 質量 半徑 重力和溫度與地球相似 天文學家表示它有一個緊湊的氛圍 而這個行星最有可能像地球一樣 是一個海洋行星 這個行星確實有可能 適合我們所知的生命生存 TRAPPIST-1F很可能是一個像我們一樣的岩石世界 但它被一個超高壓和高溫的水蒸氣氣體包圍 這個星球很可能有一片厚厚的液態水海洋 覆蓋著富含非生物氧氣的氣氛 然而這顆外星星的可居住性 可能並不比其他氣態或冰聚行星 或其大氣中有水雲的行星更好 TRAPPIST-1G也可能有一大片全球性的水洋 覆蓋著含有數百個巴的無極氧氣的大氣 TRAPPIST-1H是一個寒冷的世界 溫度約為零下155華氏度 類似於地球的南極可能被冰層覆蓋 然而科學家表示它可能會有液態水 TRAPPIST-1行星可能都處於潮汐鎖定狀態 這意味著這些行星中可能有一個區域溫暖到足以支持生命 並且不會受到其母恆星輻射的轟擊 儘管目前關於TRAPPIST-1系統還有許多未解的問題 但它是除了我們自己的星系之外 最為詳盡瞭解的行星系統 但很快我們可能會發現 這些超級地球外行星中的某一個確實擁有液態水和生命 詹姆斯韋伯望遠鏡是太空科學的一項勝利 它可能是自斯普特尼克以來最著名的無人飛行器 定於2021年10月31日萬聖節發射 而TRAPPIST-1系統中的行星是它將首次觀察的世界 其主要目標是對環繞可居住區的行星大氣 進行首次詳細的近紅外研究 為了尋找大氣的跡象 天文學家將使用詹姆斯韋伯太空望遠鏡的特殊近紅外光譜儀 也稱為光譜計 它能夠將來自物體的光散射成光譜 分析物體的光譜可以告訴我們它的物理屬性 比如溫度質量和化學成分 物體中的原子和分子在其光譜上留下痕跡 甚至可以告訴我們有關物體本身的物理條件 JWST令人興奮的地方在於 它將能夠看到環繞恆星的行星大氣中的氧氣 到目前為止至少發現了4000顆外行星 其中許多都位於宜居區內 地球上如藻類植物和藍藻等生命形式的存在 使我們的空氣中充滿了大量的氧氣 約佔20% 這遠遠超過瞭如果沒有生命存在 我們星球所能擁有的氧氣量 研究地球幫助我們理解 如果要在外面找到類地行星 我們需要尋找什麼 科學家們希望通過詹姆斯韋伯太空望遠鏡 以及加利福尼亞大學河濱分校開發的新技術 觀察到遙遠世界大氣中氧分子相互碰撞的跡象 當氧分子碰撞時 它們會阻擋一定比例的紅外光 這些紅外光通常會被望遠鏡捕捉到 詹姆斯韋伯望遠鏡能夠發送數據 研究人員可以利用這些數據 來確定外星大氣的化學成分 詹姆斯韋伯望遠鏡還將觀察水世界 其中一些可能離它們的恆星太近 或者因為像金星那樣的失控溫室效應而產生過多的熱量 從而導致它們的海洋溢散到太空中 當這種情況發生時 輻射會將水分解成氫和氧分子 氫是最氫的 因此它會迅速漂浮到太空中留下氧氣 氧氣是行星大氣中最令人興奮的探測目標之一 因為它與生命密切相關 但我們不知道是否只有生命能夠在大氣中產生氧氣 但是先進的科技和技術 將使我們能夠在有生命或無生命的行星上找到氧氣 人類在外太空發現生命的機會看起來很好 我們直到現在才擁有技術來探測它 你對詹姆斯韋伯太空望遠鏡將要發現的東西感到興奮嗎? 你認為我們會在外面找到生命嗎? 告訴我們你的想法 不要忘記在這裡保持關注 因為情況變化迅速 可能隨時會發現生命以及一個潛在的超級地球 科學家們一直在尋找可能適宜居住的外星行星 外面有數億個這樣的行星 且每天都有新的發現 我們所知的宇宙中沒有一顆行星像我們這樣 但現在科學家表示 他們發現了一些可能比地球更離據的外星行星 但它們真的存在嗎? 外星星或稱為系外行星 是指任何圍繞我們太陽系外的恆星運行的天體 系外行星的大小可以從比木星更大的氣體巨星 到像火星和地球這樣的較小岩石行星不等 大多數已被發現的行星位於銀河系的一個小區域 我們從NASA的開普勒太空望遠鏡任務的觀測中瞭解到 行星的數量多於恆星 第一顆外星行星是在1990年代被發現的 此後我們通過幾種不同的方法又發現了數千顆外星行星 但要找到它們並不是一件容易的事 僅在我們的銀河系中就可能有至少三億個潛在失儀居住的外星行星 美國宇航局的開普勒太空望遠鏡在為尋找行星的使命上 持續了九年識別出了我們銀河系中的數千顆這些外星行星 直到2018年耗盡燃料 經過對開普勒收集的所有數據分析 那些三億顆岩石行星可能能夠在其表面支持液態水的存在 這只是一個粗略估計 因為銀河系中有大約一千億到四千億顆行星 而每顆行星可能都至少擁有一顆行星 這意味著外面可能有萬億顆行星 你可能認為用望遠鏡找到它們很簡單 但要像從地球上看到土星那樣 清晰的看到一顆外星行星是非常罕見的 這被稱為直接成像 採用這種方法發現的外星行星非常少 大多數外星行星是通過臨日法發現的 該方法測量行星經過恆星前方時使恆星光亮度減弱的情況 我們還可以通過測量恆星的光譜 尋找行星對恆星的引力影響 導致光線發生紅移或藍移的跡象 或者利用引力透鏡效應來發現它們 將這些方法結合起來 讓我們每天都能在廣闊的宇宙中找到更多的外星行星 如果我們要尋找可能支持生命的系外行星 那麼首先要關注的是那些位於宜居帶內的行星 也就是一些科學家所稱的黃金所區 這是一個星星周圍的區域 在這個區域內溫度既不太熱 也不太冷適合液態水的存在 但這個行星也必須具備合適的大小 此外它環繞的恆星類型也要符合特定條件 而且它應該是穩定的 我們的太陽一顆黃色矮星已經穩定存在超過45億年 但在其他行星中不同的恆星情況並不總是這樣 但我們稍後會詳細討論不同類型的行星 2016年首次被HARPS望遠鏡探測到的普羅西瑪璧 是距離我們太陽系最近的外星系外行星 距離地球4.2光年 它位於紅矮星比鄰星的宜居區內 原本認為它的質量至少為1.3個地球質量 單一它名為ESPR ESO的星望遠鏡 最近發現比鄰星B的質量 僅比我們的星球重17% 這使得它比之前想像的更像地球 並成為生命的候選者 因為它與宿主星的距離適合存在液態水 科學家們相信這顆行星可能適宜居住 未來的新一代超高速航天器 能夠前往這顆行星尋找生命 但在同一年 一次來自紅矮星比鄰星的超級太陽耀斑爆發 亮度是這顆行星本身的1000倍 它給普羅西瑪璧帶來了比地球 從太陽的太陽耀斑中 接收到的紫外線輻射多4000倍 研究人員認為這可能已經消滅了 該星球上所有生命的痕跡 但普羅西瑪璧並不是唯一的宜居行星候選者 科學家們現在表示 他們發現了24個超級宜居行星或外星衛星 這些行星可能更適合生命的出現和進化 超宜居這一概念 源自於兩位研究者在2014年的研究 雷尼、海勒和約翰·阿姆斯特朗表示 要讓一顆外星行星適合居住 遠不至於處於宜居區 是行星更適合我們所知的生命的因素 包括它們可能更古老、更大、更溫暖、更濕潤 可能具有更高的氧氣水平和更長壽命的恆星 海勒和阿姆斯特朗提出 超級地球所需的質量必須是兩個地球的質量 因為行星內部的放射性衰變 會持續更長時間以提供熱量 而更強的引力則能更長時間的保持大氣 這24顆超級宜居外星行星之所以被選中 是因為它們擁有適當大小和壽命的恆星 並位於宜居區 其中許多行星繞著與我們太陽相似的G型矮星運行 但研究人員還尋找繞K行星運行的外星星 在銀河系中 塵矮星的數量比黃矮星多50% 雖然這些類似太陽的行星聽起來並不適合生命 但它們有一個很大的優勢 它們的壽命從170億年到700億年不等 而我們的太陽壽命為100億年 如果生命起源於環繞K型恆星的行星上 那麼生命演化的時間將比地球上的生命 迄今為止擁有的時間要長得多 考慮到複雜生命在地球上進化了35億年 而先進生命如人類則花費了40億年 較大尺寸的外星行星可能意味著更多的陸地和氣息空間 這些超級宜居的世界也會有更強的重力和更厚的大氣層 使有益的生物能夠在空氣中傳播生命 行星科學家表示超宜居外星行星的最佳年齡 大約是50到80億年 當然一個更適合居住的星球需要水 才能讓我們所知的生命存活 水分更多且平均表面溫度比地球高8華氏度的行星 這可能會使它們更宜居 因為我們明白在溫暖潮濕的氣候中生命的多樣性更高 其中一些更宜居的行星可能類似於 大約3.59億年前的早期實探級的地球 那時地球的氣候像熱帶雨林 Gliese 667 cc是下一個最接近的超宜居外星行星 它繞著一個紅矮星在Gliese 667三體行系統中公轉 是的三顆星 如果你站在Gliese 667 cc上 白天的天空可能是這樣的 Gliese 667 cc距離地球23.62光年 質量至少為3.7個地球質量 另一個可能的超級宜居世界 是凱普勒452 b 它有時被稱為地球2.0 環繞一顆與我們的太陽非常相似的G行星 這顆星比我們的太陽大約大15億年 稍微大一些 一些作者推測這顆外星行星或其衛星上 可能曾經存在過一個古老的文明 但我們可能現在正看到地球未來命運的一個片段 因為它所圍繞的恆星耗盡了燃料 已經膨脹成紅巨星 但還有其他我們應該關注的事情 到目前為止還沒有辦法探測到 外星行星大氣中的氧氣 但事情很快就會改變 詹姆斯韋伯太空望遠鏡定於2021年10月31日 搭乘阿利安納五號火箭發射入太空 這款望遠鏡上的技術前所未有 它是哈勃太空望遠鏡的繼任者 將成為在尋找和研究可能支持生命的 外星行星方面的強大新工具 詹姆斯韋伯望遠鏡將移至離地球 九三千英里遠的地方遠超過月球的軌道 在那裡建立基地並繞太陽運行 它將成為史上最大的軌道望遠鏡 並將運用尖端的光學科學和工程技術去探索未知 研究人員表示他們已經開發了一種新技術 可以讓詹姆斯韋伯望遠鏡 探測到氧分子碰撞時產生的獨特信號 如果在一顆外星行星的氛圍中發現了這個信號 那就意味著該行星上會有氧氣 並且可能會存在我們所知的生命裡 儘管有如此驚人的技術 如果一顆繞紅矮星運行的行星 擁有與地球相似的氣氛 它必須距離地球不超過十六光年 韋伯望遠鏡才能探測到氧氣信號 在2021年發射後 詹姆斯韋伯望遠鏡將研究我們宇宙的歷史 包括遙遠的外星行星 其他星系 以及大爆炸初期的輝光和我們太陽系的演化 但我們可能需要更強大的工具來深入觀察更遠的太空 南希格雷斯羅曼望遠鏡將在2020年代後期發射 觀測市場將是哈勃太空望遠鏡的一百倍 它將探究暗物質和暗能量的深處 這些神祕且大多未知的現象構成了宇宙的大部分 最令人興奮的是 它將能夠直接拍攝外星行星的圖像 這在地球上是無法做到的 但它任務的主要目標是深入觀察銀河系內部 可能通過引力微透鏡發現更多成千上萬的外星行星 但如果我們真的在外面發現生命 我們必須記住宇宙是迷人而多樣的 適合生命存在的地方 比如超移居的世界 可能與我們傳統想像中的地球完全不同 我們正進入人類科技非常激動人心的時期 考慮到外面有如此多適宜居住的世界 我們很可能最終會在遙遠的星球上發現生命 開普勒望遠鏡的建造目的只有一個 那就是在銀河系的某個區域尋找外星行星 這位外星星獵手在其生命週期內觀察了數十萬顆恆星 並發現了數千顆外星星 2009年作為NASA探索計劃的一部分 開普勒的任務是不斷掃描我們銀河系中 一個固定的天空區域以尋找行星系統 在發射時 他擁有有史以來發往太空的最大主鏡 並且配備了一個9600萬像素的相機來處理光線 天文學家們對發現有多少顆恆星周圍有行星 以及這些外星行星中 有多少具備適合生命發展的條件充滿興趣 在其九年的太空探索中 開普勒觀測了530536顆恆星 並確認了2662顆星系外星星的存在 這些外星行星與我們在太陽系中見過的任何東西都不同 它們大多數的體積遠大於地球 並且距離其恆星非常近 以至於沒幾天就完成一次公轉 還有一些非常奇怪的世界 有些行星的一面朝向行星 溫度可以融化鐵 整個半球被液態熔岩的海洋覆蓋 其他與木星大小相似的外星行星 繞的不止一顆行星而是兩顆 如果你站在這些行星的表面 你將能看到雙重日落 但開普勒的遺產在於成功發現了 環繞其宿主恆星安全距離內的類地世界 這一區域被稱為宜居帶或金髮姑娘區 這裡的溫度足夠溫暖 可以讓水在其表面凝結 但又不至於冷到完全結冰 雖然處於這個區域並不保證有生命的存在 但水的存在是重要的 它是我們所知生命的基礎 開普勒發現了一顆 最近引起研究者們關注的外星行星 叫做K2-18B 2019年9月兩個科研團隊獨立宣佈 他們發現了該行星大氣中液態水的跡象 K2-18B距離地球約124光年 質量大約是地球的八倍 體積是地球的三倍 它圍繞一顆名為K2-18的主序紅矮星運行 紅矮星是最小最冷的恆星 也是銀河系中最常見的恆星類型 根據開普勒的數據 天文學家估計在我們的鄰近地區 6%的紅矮星擁有一個位於宜居帶的類地行星 在這樣的行星表面 發現水是一項里程碑式的發現 標誌著我們在尋找 潛在宜居外星世界方面的重要進展 K2-18B是開普勒發現的 所有在宜居區內的外星行星中 首個具有水的行星 開普勒在2015年首次發現了這顆行星 從那時起 其成分一直通過其他望遠鏡進行研究 像斯皮色望遠鏡和哈勃太空望遠鏡一樣 開普勒主要使用所謂的臨日法 來尋找外星行星 這基本上意味著 如果一顆行星經過一顆恆星前方 恆星的光輝會稍微減弱 這就是我們能夠判斷那裡有一顆行星的方法 光線減弱的程度和持續時間 為我們提供了有關行星大小和軌道的重要信息 然而探測一顆太陽系外星星的臨日現象 非常具有挑戰性 例如地球的直徑僅為太陽的1109分之一 因此對於觀察太陽系的外部觀察者來說 地球經過時 太陽的亮度僅會減弱0.008% 開普勒的相機必須足夠敏感 以探測到這一微小的亮度變化 早在2014年 開普勒就使用同樣的方法 首次發現了一顆潛在的宜居外星星 當NASA宣佈發現開普勒186F時 點燃了無數宇宙愛好者的想像力 現在一項新的研究表明 距離我們500光年的這顆外星行星 可能也有類似於我們的季節和氣候 喬治亞理工學院的新研究 分析了這顆行星的自轉和軸傾角 發現它的傾角像地球一樣穩定 這使得開普勒186F 也很可能擁有規律的季節和穩定的氣候 全球各地的研究大學 正在對龐大的開普勒數據庫 進行類似的研究 其實近年來之前因算法錯誤 而被拒絕的開普勒 發現了潛在內地外星星 正在重新被發現 這些假陽性 現在正慢慢與其他望遠鏡的數據 一起重新分析 這樣的行星之一是開普勒1649C 在2020年中期 天文學家在書裏就的開普勒數據 並將其與來自過境 系外行星探測衛星的新數據進行匹配時 確認了另一顆 具有非常適宜生命的系外行星的存在 開普勒1649C 位於距離地球300光年的地方 大小和估計溫度與地球非常相似 這個星階式的世界 僅比我們的星球大1.06倍 此外它從母星一顆紅矮星 接收到的星光量為地球 從太陽接收到的光的75% 這意味著這顆外星行星的溫度 也可能與我們的星球相似 開普勒1649C 又為紅矮星的 一句代內的類地行星 提供了一個新的例子 但在我們興奮之前 重要的是要注意 在開普勒識別的 2662顆太陽系外行星中 僅有16顆位於適宜生命的黃金區 在這16顆行星中 有些行星與母星朝西鎖定 這意味著只有一側朝向恆星 這對於生命並不理想 其他行星更像是一個 較小版本的海王星 而不是一個較大版本的地球 類似海王星的行星 預計在任何水層的表面周圍 都有顯著的氫外罩 並且有一個由岩石和鐵 組成的行星核心 如果氫氣包層過厚 水層下方的溫度和壓力 將會過於極端 無法支持生命 此外儘管紅矮星較涼爽 但它們的活躍度 往往高於類太陽星 因此這些行星 可能會暴露於 比我們在地球上 所習慣的更高劑量的 有害紫外線輻射中 因此表面溫度 可在華氏零下100度 到116度之間 或攝氏零下73度 到47度之間 波動 這意味著其表面平均溫度 可能比南極還冷 或者比地球上 最炎熱的沙漠還熱 不幸的是 我們目前還沒有 足夠的技術能力 去研究這些 外星世界的成分和大氣 全面解答這些問題 但不要絕望 根據對所有 開普勒觀測數據的 統計分析 天文學家現在估計 每5顆類似太陽的恆星中 就有一顆 擁有與地球大小相近 且表面溫度 適宜生命的行星 考慮到我們銀河系中 約有20%的行星 類似於太陽 這意味著 僅在我們的銀河系中 就可能存在 數十億顆 宜居的類地行星 開普勒不僅專注於 尋找潛在宜居的行星 事實上 他發現的大部分 都是不適合生命的 奇異世界 但依然引人入勝 像氣體巨星一樣 這些主要由氫和氦 等氣體組成 且岩石核心 相對較小的行星 也被稱為熱木星 這些行星軌道 非常接近他們的母星 並且在開普勒的數據中 數量豐富 一個引人入勝的 氣態巨星 例子是快5AB 天文學家早在2009年 就首次將快5AB 標記為一顆潛在的行星 當時 這個難以捉摸的外星世界 僅僅是開普勒 發現的第二顆行星 十年前他被忽視 首先是因為 開普勒產生的數據量巨大 其次是天文學家發現 主星快5AB 有另一顆半星 這使得他們的分析 變得非常困難 事實上 COI-5系統 比當時研究人員 意識到的還要複雜 到2014年 科學家們已經確定 COI-5系統 實際上有三顆恆星 而COI-5AB行星 是否真實存在 仍不明朗 2009年的信號 是否是由其中一顆半星產生的 也尚不清楚 但多虧了來自 TSS衛星的額外數據 科學家們得以確認 COI-5AB的存在 在多星系統中 處於穩定軌道的行星天體 非常罕見 而快5AB的發現 預計將大大豐富 我們對行星形成的理解 開普勒還發現了 其他類型的西外行星 包括超級地球 它們的質量比地球更大 但比海王星和天王星 這樣的冰巨星要輕 可能由氣體岩石 或兩者的組合組成 熔岩行星是超密集的 比地球大的世界 圍繞其母星 以近距離和高溫軌道運行 其中一些被稱為 奇索尼行星 可能是蒸發的熱木星的殘餘行星 最後特洛伊行星 是發現於奇怪位置的 各種大小的行星 有時甚至作為 更大行星的伴侶 儘管尚未有明確的識別 開普勒於2018年10月30日 正式退役 因為他的燃料耗盡了 望遠鏡在下個月 接收到來自任務控制的晚安 指令後被關閉 巧合的是 開普勒望遠鏡的退役 恰逢約翰 開普勒去世338週年 他正是這顆望遠鏡的名字來源 儘管已經不再運作 這些令人驚嘆的發現 預示著不久的將來 天文學家將利用 新的先進望遠鏡 在地面和太空中 更深入地理解 開普勒的眾多發現 有這樣的望遠鏡 已經計劃於2021年 發射入太空 詹姆斯 韋伯望遠鏡 將對一些開普勒 感興趣的天體 進行更深入的觀察 並希望能讓我們 更接近回答這個問題 我們在宇宙中是孤獨的嗎 你怎麼看 天文學家會在開普勒的數據中 發現更多奇異的世界嗎 請在下面的評論區告訴我們