【原】人類或?qū)⒄业揭司拥念惖匦行?？你?zhǔn)備好了嗎？

天文在線 2023-04-08 發(fā)布于云南

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又一顆類地行星被人類發(fā)現(xiàn)。來看看你需要知道的關(guān)于比鄰星的二三事。

科學(xué)新聞界正忙著報(bào)道一項(xiàng)令人難以置信的激動(dòng)人心的發(fā)現(xiàn):一顆質(zhì)量與地球相當(dāng)?shù)男行窃趦H4.2光年遠(yuǎn)的比鄰星軌道(Proxima Centauri)上運(yùn)行。這一發(fā)現(xiàn)被稱為“天文學(xué)夢(mèng)想成真”。

圖解：比鄰星b與其所屬的南門二三星系統(tǒng)想像圖

“這聽起來像我們過去發(fā)現(xiàn)系外行星，或繞恒星而不是太陽公轉(zhuǎn)的行星一樣震驚。我們目前了解到有近3000顆這樣的行星，另外還有2500顆候選行星。那么，是什么讓這個(gè)被稱為比鄰星b的發(fā)現(xiàn)如此令人興奮呢?這顆新發(fā)現(xiàn)的行星不僅在質(zhì)量上與地球非常相似（其質(zhì)量是地球的1.3倍），而且它還在該恒星的宜居帶內(nèi)圍繞其主恒星公轉(zhuǎn)。

圖解：被認(rèn)為是類地行星的比鄰星b表面想像圖。

正如我們之前討論的，宜居帶為恒星與液態(tài)水存在的適宜溫度之間的距離范圍。你可以把適居帶想象成圍繞主恒星的一個(gè)環(huán)。離恒星太近的行星溫度太高，會(huì)導(dǎo)致液態(tài)水沸騰，而離恒星太遠(yuǎn)的行星溫度太低，會(huì)導(dǎo)致冰凍世界。宜居帶內(nèi)的行星也被稱為“適居帶”，它們的溫度“剛剛好”，因此至少有可能存在液態(tài)水。

尋找太陽系外行星的主要?jiǎng)恿χ皇菍ふ翌愃频厍蛏系纳Ｕ业脚c地球相似的行星是第一步，也是非常重要的一步。

圖解：HARPS自2016年1月1日起對(duì)比鄰星相對(duì)于地球接近與遠(yuǎn)離的徑向速度觀測(cè)三個(gè)月的結(jié)果。帶有黑色誤差杠的紅點(diǎn)代表每次觀測(cè)的資料點(diǎn)，藍(lán)色曲線則是資料擬合曲線。徑向速度曲線的振幅和周期則可用來推估行星的質(zhì)量下限。

在此之前，在其母恒星的宜居帶已經(jīng)發(fā)現(xiàn)了一些地球大小的行星，包括被稱為地球的大表哥開普勒452b的行星。然而，開普勒452b距離地球1400光年之外。這意味著即使以光速的5%飛行——比最快的宇宙飛船還要快得多——在那里的旅程也要花28,000年才能完成。并且這只是單程！

所以，比鄰星b的發(fā)現(xiàn)如此特別的另一個(gè)原因是，它不僅比之前所知的質(zhì)量與地球相當(dāng)?shù)男行且枚啵覍?shí)際上它位于離我們太陽系最近的恒星系統(tǒng)中。半人馬座比鄰星(Proxima Centauri)位于離它4.2光年遠(yuǎn)的三星系統(tǒng)半人馬座阿爾法星系(Alpha Centauri)。

因此，我們能夠訪問或發(fā)送探測(cè)器到比鄰星b的幾率大大高于我們探索太陽系外任何其他行星的幾率。忠實(shí)的聽眾可能還記得，“突破星空”(Breakthrough Starshot)項(xiàng)目宣布，計(jì)劃將以20%光速的地面激光推進(jìn)的納米飛行器發(fā)射到半人馬座阿爾法星系(Alpha Centauri)。因此，我們能夠訪問或發(fā)送探測(cè)器到比鄰星b的幾率大大高于我們探索太陽系外任何其他行星的幾率。

那么我們現(xiàn)在應(yīng)該開始打包行李了嗎?未來的人們有可能訪問并最終定居比鄰星b嗎?下面是比鄰星b可能還沒有準(zhǔn)備好迎接游客的五個(gè)原因。

1. 我們還不知道比鄰星b的主大氣層是什么樣的。天文學(xué)家使用了一種被稱為多普勒法的技術(shù)來尋找比鄰星b。盡管行星的質(zhì)量通常比它們的主恒星要小得多，但它們?cè)谲壍郎先匀粫?huì)對(duì)恒星施加引力，這種引力會(huì)導(dǎo)致恒星位置發(fā)生微小的變化。

在長(zhǎng)達(dá)11.2個(gè)地球日的一年里，半人馬座上的季節(jié)可能只有幾天，因此在那里生活需要相當(dāng)多的適應(yīng)。這種擺動(dòng)可以通過監(jiān)測(cè)一顆恒星長(zhǎng)時(shí)間的光譜輻射來探測(cè)到。以比鄰星b為例，這顆行星每11.2天繞其恒星一周，因此天文學(xué)家對(duì)比鄰星進(jìn)行了2.5個(gè)月的監(jiān)測(cè)。然后，他們將2016年的數(shù)據(jù)與2000年的數(shù)據(jù)相結(jié)合，得出了一個(gè)更加穩(wěn)定的結(jié)果。

由于多普勒方法依賴于探測(cè)主恒星的行星對(duì)其施加的引力，天文學(xué)家可以推斷出該行星的參數(shù)，即該行星的質(zhì)量和到主恒星的距離，這些參數(shù)決定了引力的強(qiáng)度。因此，我們可以知道比鄰星b的質(zhì)量為1.3倍地球質(zhì)量，位于比鄰星的宜居帶內(nèi)。

然而，在生命的配方中還有另一個(gè)非常重要的成分:行星的大氣?；鹦呛徒鹦嵌荚谖覀兲柕囊司訋?，但我們絕對(duì)不想生活在這兩個(gè)星球上!我們會(huì)發(fā)現(xiàn)，在火星上呼吸是不可能的，因?yàn)榛鹦翘×?，無法抓住大氣層。雖然我們的大氣層吸收了熱量，讓我們?cè)诘厍蛏仙畹檬孢m溫暖，但金星上的大氣層已經(jīng)被證明太厚了，導(dǎo)致溫室效應(yīng)失控，不適合像我們這樣的生命存在。

僅用多普勒方法并不能告訴我們比鄰星b可能擁有什么樣的大氣層。研究這顆行星的下一步將包括嘗試觀察它的大氣層，尋找甲烷、水蒸氣或氧氣等不平衡的氣體，這些氣體是復(fù)雜生命存在的有力指標(biāo)。

2. 比鄰星是一顆低光度的紅矮星。比鄰星b的主恒星是一種被稱為紅矮星的恒星。這些恒星比我們的太陽要冷得多，小得多。因此，比鄰星的宜居帶比我們離太陽的距離要近得多(大約是地球到太陽距離的5%)，創(chuàng)造了一個(gè)非常不同的全球環(huán)境。在長(zhǎng)達(dá)11.2個(gè)地球日的一年里，半人馬座上的季節(jié)可能只有幾天，因此在那里生活需要相當(dāng)多的適應(yīng)。

3.紅矮星以其猛烈的爆發(fā)而聞名。如此接近半人馬座比鄰星的另一個(gè)危險(xiǎn)是，可能會(huì)發(fā)生劇烈的紫外線輻射爆發(fā)，就像我們所知道的那樣，這類紅矮星也會(huì)出現(xiàn)。這種輻射可能對(duì)生命和行星大氣有害。比鄰星現(xiàn)在看起來很平靜，但在過去可能有過極端的爆發(fā)，或在未來也可能發(fā)生。

4. 比鄰星b可能有“黑暗的一面”。“平克·弗洛伊德”的粉絲們已經(jīng)知道月球有“黑暗的一面”，也就是月球從來沒有面對(duì)過地球的一面(盡管月球?qū)嶋H上并不黑暗)。比鄰星b也可以潮汐鎖定，這樣只有一面面對(duì)其恒星。如果所謂的“暗面”太冷，而相反的一面不斷暴露在恒星耀斑之下，這可能會(huì)為生命創(chuàng)造不利的條件。然而，如果不是太冷，“黑暗的一面”可以提供一個(gè)安全的避風(fēng)港，免受紫外線的突然襲擊。

5.星際旅行仍然非常非常困難。也許我們現(xiàn)在還不應(yīng)該打包行李的最大原因是星際旅行的難以置信的困難。即使在4.2光年之外，以5%的光速，到達(dá)比鄰星b也需要大約80年。

盡管實(shí)際訪問比鄰星b存在諸多挑戰(zhàn)，但它的發(fā)現(xiàn)對(duì)在我們的星系中尋找生命具有重大意義。像比鄰星這樣的低亮度紅矮星實(shí)際上比太陽這樣的恒星要多得多。因此，如果我們能在比鄰星周圍找到一顆適宜居住的行星，這將大大增加地球之外存在生命的可能性。我們終將會(huì)找到！

參考資料

1.WJ百科全書

2.天文學(xué)名詞

3. Sabrina Stierwalt- quickanddirtytips- Everyday Einstein- Penelope

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翻譯：天文志愿文章組- Penelope

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