科學(xué)家又發(fā)現(xiàn)一顆宜居行星，有望成為下個(gè)“地球”？

出品：科普中國(guó)

作者：謝基偉（南京大學(xué)）

監(jiān)制：中國(guó)科普博覽

編者按：為拓展認(rèn)知邊界，科普中國(guó)前沿科技項(xiàng)目推出“未知之境”系列文章，縱覽深空、深地、深海等領(lǐng)域突破極限的探索成果。讓我們一起走進(jìn)科學(xué)發(fā)現(xiàn)之旅，認(rèn)識(shí)令人驚嘆的世界。

在大眾對(duì)宇宙最關(guān)心的問(wèn)題之中，排在前列的無(wú)疑是對(duì)“第二地球”的探索了。天文學(xué)家已經(jīng)在浩瀚的宇宙中發(fā)現(xiàn)了5000多顆系外行星，但是其中處在宜居帶的類地行星的數(shù)量大概僅有幾十顆顆。因此，每次發(fā)現(xiàn)一顆宜居帶類地行星，都是一件令人興奮的事情。它不斷地告訴我們，雖然地球是一顆非常特別的行星，但是在宇宙之中，地球或許并不孤單。

近日，多名天文學(xué)家組成的國(guó)際團(tuán)隊(duì)又發(fā)現(xiàn)了一顆非常接近于地球，可能適合人類居住的系外行星---Wolf 1069 b。這顆系外行星圍繞著恒星Wolf 1069運(yùn)轉(zhuǎn)，距離地球31光年。

類地行星與宜居行星

類地行星顧名思義就是類似地球的行星。這里的類似一般指結(jié)構(gòu)組成與地球類似之處，即，中心是一個(gè)以鐵為主的金屬核球，核球外包裹著以各種巖石物質(zhì)組成的幔和外殼。

目前我們太陽(yáng)系中水星，金星，地球，和火星都算是類地行星。對(duì)于太陽(yáng)系內(nèi)的類地行星，人類都發(fā)射過(guò)探測(cè)器進(jìn)行詳細(xì)的探測(cè)。通過(guò)這些探測(cè)器，人類可以了解類地行星的地形地貌，內(nèi)部物質(zhì)組成，磁場(chǎng)和氣候環(huán)境等，探尋類地行星形成的歷史和生命起源。

圖片來(lái)源：veer圖庫(kù)

而對(duì)于太陽(yáng)系外類地行星的探索才剛剛拉開帷幕，人類已經(jīng)陸續(xù)發(fā)現(xiàn)了一批太陽(yáng)系外類地行星。不久的將來(lái)，這方面將會(huì)突飛猛進(jìn)，發(fā)現(xiàn)的類地行星數(shù)目很快將成百上千乃至上萬(wàn)。還可以對(duì)其中的一些距離較近易觀測(cè)的目標(biāo)的大氣性質(zhì)做精確刻畫，有望找到生命存在的特征信號(hào)。而對(duì)它們整體的統(tǒng)計(jì)和比較研究也將讓我們對(duì)類地行星的形成有全新的認(rèn)識(shí)。

我們?nèi)祟惿钤诘厍?，地球是我們目前唯一已知的適宜生命居住的星，因此發(fā)現(xiàn)類地行星可以說(shuō)是尋找宜居行星的第一步。

圖片來(lái)源：veer圖庫(kù)

星球的宜居需要滿足很多條件，存在液態(tài)水只是基本條件之一，還有一些條件，比如它一般是一個(gè)巖石類行星（就是之前說(shuō)的類地行星），且要有一定厚度的大氣保護(hù)它免受宇宙高能粒子和小行星的轟擊，維持表面溫度的穩(wěn)定。又比如可能還需要一定的磁場(chǎng)保護(hù)其免受恒星風(fēng)和宇宙射線的危害，還需要一個(gè)穩(wěn)定的像太陽(yáng)一樣的宿主恒星，如果恒星有頻繁、劇烈的爆發(fā)將會(huì)對(duì)行星的宜居性產(chǎn)生威脅。

其實(shí)很難說(shuō)一顆行星怎樣就一定是宜居的，只能根據(jù)上面所說(shuō)的基本條件選出一些可能是宜居行星的候選天體。因?yàn)榫退銤M足了這些條件，行星也可能不宜居，因?yàn)榛蛟S還有我們不知道的條件，歸根結(jié)底是我們對(duì)生命起源和演化的認(rèn)識(shí)還不夠徹底。

聚焦Wolf 1069 b

我們是通過(guò)視向速度法發(fā)現(xiàn)Wolf 1069 b的，該方法的原理很簡(jiǎn)單。都說(shuō)行星繞著太陽(yáng)轉(zhuǎn)，其實(shí)運(yùn)動(dòng)都是相對(duì)的，恒星相對(duì)行星其實(shí)也在繞轉(zhuǎn)，而且二者周期是相同的。因此，監(jiān)測(cè)恒星相對(duì)觀測(cè)者視向速度的變化，就可以知道周圍的行星。

圖片來(lái)源：veer圖庫(kù)

Wolf 1069 b距離地球31光年的距離，在天文學(xué)尺度上，算是很近的了。目前，已知離我們太陽(yáng)系最近的恒星是比鄰星，距離約為4光年。Wolf 1069 b是目前第六近的處在宜居帶內(nèi)的類地行星，遠(yuǎn)的則有幾千光年。

這次尋找到的Wolf 1069 b的質(zhì)量大概是1-2倍的地球質(zhì)量，從一般的質(zhì)量-半徑關(guān)系來(lái)推測(cè)的話，很可能是一顆和地球差不多大小的巖石類行星。它滿足了宜居行星的基本要求，一是從質(zhì)量推測(cè)它是類地行星；二是它處在“宜居帶”，離它的主星距離適中，表面溫度允許液態(tài)水的存在。

Wolf 1069 b是一顆潮汐鎖定的行星，類似月球也被潮汐鎖定，所以自轉(zhuǎn)和公轉(zhuǎn)同步。月球因?yàn)楸怀毕i定，一直是固定的一面朝向我們。Wolf 1069 b 也是固定的一面朝向它的恒星，這一面永遠(yuǎn)是白天，另一面永遠(yuǎn)是黑夜。

圖片來(lái)源：veer圖庫(kù)

Wolf 1069 b圍繞的恒星是顆紅矮星，紅矮星的宜居帶因?yàn)殡x恒星很近，容易潮汐鎖定，所以可能只有在前面所說(shuō)的介于白天和黑夜的過(guò)渡地帶更適合居住。此外，紅矮星一般比太陽(yáng)的活動(dòng)更加劇烈，所以需要尋找一些“反常”的比較“安靜”的紅矮星，它周圍宜居帶內(nèi)的類地行星才更適合居住。

生命跡象探索，尋找人類“第二家園”

可以初步判斷Wolf 1069 b具有一些宜居星球需要滿足的條件，但是還不能判斷這顆行星上有無(wú)生命跡象。

首先，太陽(yáng)系外行星離我們很遠(yuǎn)，我們不能直接看到行星的表面來(lái)直接看到生命跡象,只能通過(guò)一些非常間接的手段推測(cè)，比如通過(guò)探測(cè)行星的大氣成分（這一點(diǎn)已經(jīng)比較難了，尤其是類地行星，它們的大氣層太薄了，對(duì)觀測(cè)儀器和技術(shù)要求很高），即使我們能分析出行星大氣的成分，那也還有一個(gè)更難的，就是什么是生命跡象的信號(hào)。我們可以基于地球生命的經(jīng)驗(yàn)來(lái)推測(cè)，但也可能存在其他形式的生命，其生命跡象與我們已知的不同，因此有很多不確定因素的存在。

圖片來(lái)源：veer圖庫(kù)

未來(lái)預(yù)計(jì)還會(huì)繼續(xù)監(jiān)測(cè)看Wolf 1069 b所在系統(tǒng)是否還有其他行星的存在，以及獲取這個(gè)行星更多的軌道參數(shù)信息，來(lái)揭示這顆行星可能的形成歷史。

Wolf 1069 b的發(fā)現(xiàn)是對(duì)人類已知宜居行星候選體星庫(kù)的一個(gè)很好的補(bǔ)充，標(biāo)志著人類尋找宜居星道路上又前進(jìn)了一步，算是一個(gè)激勵(lì)吧。它的發(fā)現(xiàn)也啟示我們搜尋宜居行星不要局限在像我們太陽(yáng)這樣的恒星周圍，也可以在不同類型的恒星（比如Wolf 1069 這樣的紅矮星）周圍多嘗試