[科普中國]-宜居行星

NASA：地球乃是宇宙宜居行星中的早產(chǎn)嬰兒

不是我們根本找不到宜居行星和外星人，而是地球與人類在宇宙中出生的時間太早太早。

對正在不斷演化的宇宙而言，地球早早來到了這個派對。根據(jù)一項新的理論研究，在46億年前太陽系誕生時，宇宙中只有8%適合人類居住的行星產(chǎn)生。即使再過60億年太陽壽命終結(jié)，這個誕生宜居行星的派對仍不會結(jié)束，還有92%的宜居行星目前仍未“出生”。

這一結(jié)論是基于哈勃太空望遠鏡與開普勒太空望遠鏡的長期觀測，后者專注于搜尋太陽系外的行星。這項研究的作者，來自美國太空望遠鏡科學研究所STScI的彼得·博爾茲（Peter Behroozi）介紹說：“我們主要動機是了解地球在宇宙未來的處境。與所有在宇宙中形成的行星相比，地球其實屬于早期形成的行星?！?/p>

在觀測距今非常遙遠的星系后，哈勃望遠鏡為天文學家提供了一個隨星系成長，宇宙中恒星形成過程的“家庭相冊”。數(shù)據(jù)表明，宇宙產(chǎn)生恒星的速度在100億年前非?？欤菂⑴c該過程的氫和氦占氣體總量的比例仍然很低。今天，恒星誕生的速度比早期要慢得多，但是依然有足夠的剩余氣體可用，未來很長一段時間仍不斷會有恒星與行星產(chǎn)生。

STScI的莫莉·皮爾（Molly Peeples）說：“在大爆炸結(jié)束后，銀河系內(nèi)外仍有足夠多的物質(zhì)，未來將繼續(xù)‘生產(chǎn)’非常多的行星。”

開普勒望遠鏡對系外行星的搜尋結(jié)果表明：位于恒星宜居帶內(nèi)，表面能夠存在液態(tài)水且大小和地球相仿的行星，在銀河系是普遍存在的。根據(jù)這一調(diào)查，科學家們預測目前銀河系內(nèi)應該存在約10億顆地球大小的行星，并且其中很多都是像地球這樣由巖石組成的類地行星。而在目前我們可觀測宇宙的范圍內(nèi)，還有一千億個像銀河系這樣的星系，這樣估算下來得到的數(shù)字是非常驚人的。

這也給未來在恒星宜居帶產(chǎn)生眾多地球大小的行星提供了充足的機會，而未來100萬億年宇宙中仍將擁有恒星，這樣充足的時間行星表面出現(xiàn)什么都有可能。

研究人員稱，未來像地球這樣的宜居行星更可能出現(xiàn)在巨型星系團或矮星系里，因為它們還有足夠的氣體等物質(zhì)形成恒星和行星系統(tǒng)。相比之下，我們的銀河系已經(jīng)用了比較多的物質(zhì)來形成恒星。

對地球文明而言，在宇宙中早出生的一大優(yōu)勢，就是可以利用像哈勃望遠鏡這樣強大的設備觀測從大爆炸以來宇宙的演化史。而大爆炸與宇宙演化歷史的觀測證據(jù)，如光和其他電磁輻射，將在1萬億年后因為宇宙膨脹失控而被完全抹去。

這項研究被發(fā)表在10月20日的英國《皇家天文學會月刊》上。1

必要條件1.該行星所圍繞的恒星不能太大（需考慮紫外線輻射，過大的恒星會放出大量的輻射）；

2.該行星所圍繞的恒星不能太?。ㄐ行切枰康梅浅＝拍茏銐驕嘏?，導致潮汐鎖定，一面永遠對著太陽一面永遠黑暗）；

3.該行星所圍繞的恒星必須非常穩(wěn)定；

4.該行星必須在宜居帶內(nèi)；

5.該行星所圍繞的恒星必須是單星，或者至少離其他伴星要非常遠（不然行星軌道會被擾動，一會貼到太陽上，一會跑到天邊）；

6.最好外層軌道上有幾個大行星充當保鏢（比如太陽系里的木星土星，強大的引力使小行星或者彗星撞向自己，讓近日行星處于相對安全的宇宙環(huán)境）；

7.行星必須是類地巖石行星；

8行星表面重力必須和地球差不多；

9.大氣層氣壓必須和地球差不多 ；

10.大氣層成分不能太離譜 ；

11.地殼活動不能太劇烈；

12.有強力的保護傘（必須有磁場保護）

天文探索恒星系中探索2011年2月2日。美國航天局開普勒太空望遠鏡項目首席科學家威廉·博魯茨基在一場新聞發(fā)布會上說，“開普勒”太空望遠鏡經(jīng)過一年多探尋，發(fā)現(xiàn)1200多顆太陽系外潛在行星，其中54顆可能適宜生命生存。按博魯茨基的說法，這些天體中，54顆處于“宜居區(qū)段”，可能適宜生命生存。根據(jù)美國航天局定義，處于“宜居區(qū)段”意味著一顆行星與母星保持適當距離，進而為它表面存在液態(tài)水提供條件。另外，“宜居區(qū)段”行星的表面溫度大約介于零下17攝氏度至93攝氏度之間。

2012年12月可居住系外行星目錄列出了太陽系外7顆最可能存在生命的行星。雖然并非所有的行星都被確鑿的證實宜居，關于它們的環(huán)境仍然有很多需要研究之處。但該目錄的確給予天體生物學家一個起始點研究地球以外的可居住行星。根據(jù)阿雷西博波多黎哥大學的研究，以下是我們已知最可能存在生命的7大行星。3

【Gliese 832 c】

研究人員表示，這可能是迄今為止發(fā)現(xiàn)的距離我們最近的系外行星，而且也許它擁有與我們地球上一樣的溫度，只是季節(jié)變化比我們更大。一個國際天文學小組稱，這顆系外行星位于恒星Gliese 832的“可居帶”里，即距離主星不遠也不近，因此這顆行星表面可以存在液態(tài)水。Gliese 832c每36天圍繞主星運行一周。然而它的主星是一顆比我們的太陽更昏暗、溫度更低的紅矮星，因此，盡管Gliese 832c的運行軌道距離主星更近，但是它接收到的恒星能量，大約與我們的地球一樣多。

美國阿雷卡納特波多黎哥大學行星適居性實驗室負責人阿貝爾-門德茲-托雷斯說：“這些因素促使Gliese 832成為3顆最像地球的行星之一，并是最靠近地球的3顆行星之一，成為接下來要進行觀測的一個主要目標。假設這顆行星具有類似的地球大氣，也許它會擁有像地球一樣的溫度，只是季節(jié)變化更大?！比欢@顆行星的主要成分和大氣等其他未知因素，將會導致這顆行星與地球存在很大不同，甚至是不可居。該科研組寫道：“迄今為止Gliese 832的兩顆行星就是我們的太陽系按照比例縮小的版本，它擁有一顆位于內(nèi)側(cè)的潛在的類地行星和一顆位于外側(cè)的類似木星的巨型行星。這顆巨型行星在Gliese 832系里可能也起著類似于木星在我們的太陽系里所起的動力作用?！?

【格利澤581g】

這顆行星的發(fā)現(xiàn)非常具有爭議性。它首次發(fā)現(xiàn)于2010年，但證實它身份的過程卻非常曲折。波多黎哥大學卻堅稱它是最可能存在外星生命的行星候選者。這顆多巖石行星距離地球20光年，質(zhì)量大約是地球的2至3倍。它環(huán)繞著自己的母星位于天秤座的格利澤581以30天的周期公轉(zhuǎn)。圖： 這張藝術(shù)家印象圖顯示了格利澤581g系統(tǒng)內(nèi)的四顆行星以及它的宿主恒星。前景圖里的行星是格利澤581g，它位于恒星可居住區(qū)，然而有的科學家卻對格利澤581g是否真的存在表示質(zhì)疑。

【格利澤667Cc】

另一顆超級地球格利澤667Cc距離地球也非常近：它位于距離地球22光年的天蝎座。該行星大小至少是地球的4.5倍，環(huán)繞自身恒星的公轉(zhuǎn)周期為28天。該行星的母星GJ 667C其實是一個三星系統(tǒng)的一部分。該恒星是一顆M級的矮恒星，質(zhì)量大約為太陽的1/3。離地球大約6.97秒差距（22.7光年）。除了三個相互有引力約束的恒星系統(tǒng)外，它還包括第四個光學密近成員（視星等為12），這個第四成員與上述三恒星系統(tǒng)沒有引力約束，但用裸眼看來這四顆星就仿佛是一顆暗星，視星等為5.89。該系統(tǒng)有著相對較高的運行速度，每年超過1角秒。圖：外星星球GJ667Cc的藝術(shù)家概念圖。

【開普勒-22b】

2011年12月5日，美國航空航天局（NASA）宣布，該局通過開普勒太空望遠鏡項目證實了太陽系外第一顆類似地球的、可適合居住的行星。它也是迄今發(fā)現(xiàn)的最小且表面最可能存在液態(tài)水的行星。雖然開普勒-22b體積比地球大，但它環(huán)繞的恒星在大小和溫度方面都與太陽相當。開普勒-22b體積是地球的2.4倍，假設它

產(chǎn)生的溫室氣體效應與地球上的相似，那么它的地表溫度大約為72華氏度（22攝氏度）。它的恒星系統(tǒng)距離太陽600光年，位于天鵝座。圖：這張藝術(shù)家印象圖顯示了開普勒-22b位于恒星的可居住區(qū)。

【HD40307g】

超級地球“HD40307g”位于恒星可居住區(qū)內(nèi)。它位于畫架座，距離地球42光年。由于它距離地球非常近，因此未來望遠鏡或可能觀測到它星球表面。它距離恒星5600萬英里（9000萬公里），大約是地球太陽距離（9300萬英里，也即1.5億千米）的一半。圖：藝術(shù)家印象圖顯示新發(fā)現(xiàn)的外來行星HD40307g，它和宿主恒星以及兩個其它行星組成一個六星系統(tǒng)。

【HD 85512b】

2011年利用位于智利的高精度徑向速度行星搜索器儀（HARPS）發(fā)現(xiàn)了50顆行星寶藏，其中之一便是HD85512b。是繞行位于船帆座的K型主序星HD 85512（又稱為格利澤370）軌道上的行星，距離地球約36光年，又稱為格利澤370b（Gliese 370b）。因為HD 85512b的質(zhì)量至少是地球質(zhì)量的3.6倍，所以HD 85512b被認為是一顆超級地球，也是科學家直到目前為止所發(fā)現(xiàn)最小的行星之一，正好位于適居帶的邊緣。2011年8月17日發(fā)現(xiàn)的HD 85512b與格利澤581d被認為是適合人類居住的候選行星，研究人員希望有朝一日能夠查明該行星表面是否存在水。圖：藝術(shù)家印象圖顯示了外來行星HD85512b環(huán)繞位于船帆座南部的類似太陽的恒星HD 85512。

【格利澤163c】

這顆行星質(zhì)量大約是地球的7倍，母恒星是紅矮星格利澤163。母恒星與地球的距離大約是49光年或15秒差距，位于劍魚座。格利澤163c是行星系統(tǒng)三顆行星的其中一顆，質(zhì)量至少是地球的6.9倍，因此被分類為超級地球（2.5到10倍地球質(zhì)量類地行星）它很可能是一顆非常大的多巖石恒星或者矮氣體巨星。格利澤163c以26天的周期環(huán)繞自身黯淡的恒星公轉(zhuǎn)。右圖：超級地球格利澤163c的藝術(shù)家印象圖，該行星或可能支持微生物存在。是一顆可能適合居住的太陽系外行星，

【格利澤581d】

繞行位于天秤座的紅矮星格利澤581，距離地球約20.5光年。它的質(zhì)量為地球質(zhì)量的8倍，被認為是一顆超級地球。于2007年發(fā)現(xiàn)格利澤581d的科學家小組在2009年4月下旬借由新的觀測結(jié)果判斷該行星位于適居帶當中，意味著它可能有液態(tài)水或生物存在。至少一項研究支持格利澤581d或可能存在厚厚的二氧化碳大氣層。該行星環(huán)繞一顆紅矮星運行，同時它還是另外一顆潛在可居住行星格利澤581g的姐妹行星。圖：格利澤581d的藝術(shù)家印象圖，這顆系外行星是由開普勒太空飛船發(fā)現(xiàn)的。3

太陽系外迄今“最像地球”的行星

北京時間2013年4月19日電 美國航天局等研究機構(gòu)18日宣布，開普勒天文望遠鏡已觀測到太陽系外迄今“最像地球”的行星，這一發(fā)現(xiàn)使“人類向找到一個類似家園的地方又走近了一點”。

研究人員當天在《科學》雜志上報告說，有兩顆行星位于一個名為開普勒－62的行星系統(tǒng)的“宜居帶”中，這里溫度條件適宜，理論上其表面可保有液態(tài)水，甚至可能有少許大氣。這也就意味著，那里可能有生命存在。

開普勒－62行星系統(tǒng)距地球約1200光年，位于天琴座。在該系統(tǒng)中，5顆行星圍繞一顆恒星運行，開普勒－62e和開普勒－62f是其最外圍的兩顆，它們的體積分別只有地球的1．6倍和1．4倍，受到的熱量輻射也只是地球的1．2倍和0．4倍，公轉(zhuǎn)周期分別為122天和267天。

盡管研究人員猜測這兩顆行星主要是由巖石或冰構(gòu)成的固態(tài)行星，但他們也表示如今還無法斷言它們是否“宜居”。只有在獲得它們的相關大氣頻譜特性后，研究人員才能清楚它們是真的“宜居”。

參與研究的美國圣母大學天體物理學家賈絲廷·克雷普斯說：“從其半徑和公轉(zhuǎn)周期看，這兩顆行星是迄今我們發(fā)現(xiàn)的最像地球的系外行星?！泵绹教炀挚茖W任務委員會副主任約翰·格倫斯菲爾德則指出，這一發(fā)現(xiàn)使“人類向找到一個類似家園的地方又走近了一點”。

此外，另一個研究小組的天文學家還利用開普勒望遠鏡的觀測數(shù)據(jù)發(fā)現(xiàn)，位于天鵝座的行星系統(tǒng)開普勒－69也擁有宜居帶行星開普勒－69C。

開普勒－69位于天鵝座，其恒星尺寸為太陽的93%、亮度為太陽的80%，距地球約2700光年，而開普勒－69C尺寸為地球的1．7倍，公轉(zhuǎn)周期為242天。天文學家在《天體物理學雜志》上報告了這一成果，并稱這是迄今發(fā)現(xiàn)最接近太陽系的行星系統(tǒng)。

“宜居帶”是指恒星周圍特定距離范圍，在這一范圍內(nèi)水可以以液態(tài)形式存在。類地行星一直是太空研究的熱點之一，美國開普勒天文望遠鏡對超過15萬顆恒星附近位于“宜居帶”的類地行星進行了觀測，迄今已發(fā)現(xiàn)100多顆類地行星。5

行星宜居性2012年3月30日，根據(jù)英國媒體報道，在一項調(diào)查研究中，科學家探索了紅矮星周圍的常見類型的行星，而紅矮星被認為是宇宙中大多數(shù)恒星的真實面目。根據(jù)統(tǒng)計，大約有40%的紅矮星周圍存在位于可居住帶上的行星，這意味著那兒有合適的溫度，使得水呈現(xiàn)液態(tài)。但是，截止到2012年還沒有辦法了解到這些潛在的水世界中有多少是巖質(zhì)行星，如果是氣態(tài)行星就另當別論了，而巖質(zhì)行星可謂是真正適合居住的世界。6

或存在一億顆銀河系內(nèi)有一億多個地方或可以支持復雜生命的存在?？茖W家們調(diào)查了1000多顆行星并使用了考慮行星密度、溫度、基質(zhì)（液體、固體或者氣體）、化學過程、與恒星的距離以及年齡的公式。利用這些信息，他們計算并提出了生物復雜性指數(shù)（Biological Complexity Index，簡稱BCI)。

BCI計算表明1%-2%的行星的BCI等級高于木星的衛(wèi)星木衛(wèi)二，后者據(jù)稱存在一個地下全球性海洋，或可能支持生命形式的存在?？紤]到銀河系內(nèi)大約有100億顆恒星，BCI的結(jié)果暗示了1億顆可能的宜居行星。

盡管或可能支持復雜生命存在的行星數(shù)量非常多，銀河系是如此廣袤以至于具有較高BCI值的行星相距都非常遙遠，科學家們這樣表示。最臨近也最有潛力的系外行星系統(tǒng)是格利澤581，它擁有兩顆明顯可能支持復雜生物圈的行星。地球距離格利澤581大約20光年。

“看來我們獨立存在的可能性非常低，”研究人員說道?！叭欢切碗s程度與我們相當?shù)纳问娇赡芫嚯x我們非常遙遠，在可預見的未來與這些外星生命見面是不太可能的?！?

開普勒發(fā)現(xiàn)"宜居行星" 可能擁有生命體參考消息網(wǎng)1月20日報道美國每日科學網(wǎng)站在1月16日報道稱，美國航天局的開普勒太空望遠鏡發(fā)現(xiàn)了一顆恒星以及圍繞其旋轉(zhuǎn)的三顆比地球稍大的行星。其中最外圍的一顆行星的環(huán)繞軌道正處于“宜居”帶上，其表面溫度可能適宜液態(tài)水產(chǎn)生，甚至還可能擁有生命體。

這顆恒星離我們是如此之近，足以令天文學家仔細研究其行星的大氣環(huán)境，以確定是否適宜生命繁衍。

由亞利桑那大學科學家伊恩·克羅斯菲爾德牽頭的多國、多機構(gòu)研究小組發(fā)現(xiàn)了這顆由三顆行星環(huán)繞的恒星。雖然開普勒太空望遠鏡在失去了至關重要的掌控方向的輪子后變得“一瘸一拐”，但它仍然拍下了這顆有三顆行星環(huán)繞的恒星。

這顆名叫EPIC 201367065的恒星是一顆溫度較低的紅色M型矮星。質(zhì)量和大小約為太陽的一半。該恒星距地球約150光年，是離我們最近的10顆擁有凌日行星的恒星之一。

加利福尼亞大學伯克利分校的研究生埃里克·佩蒂古拉說，這三顆行星的體積分別是地球的2.1倍、1.7倍和1.5倍。其中最小的，也是最外側(cè)的行星與主恒星的距離適宜，這使得它所接收的來自主恒星的光線與地球從太陽處接收的光線相似。這三顆行星從主恒星處接收的光強度分別是地球接收太陽光強度的10.5倍、3.2倍和1.4倍。

“截至目前，我們所發(fā)現(xiàn)的大多數(shù)行星溫度都很高。這個恒星系統(tǒng)是離我們最近的一個擁有溫和凌日行星的恒星，”佩蒂古拉說，“最外側(cè)的行星很可能擁有類地球的多巖石地貌，而這就意味著這顆行星很可能擁有合適的溫度以產(chǎn)生液態(tài)海洋?！?

2016年5月10日，NASA美國航空航天局官方宣布，開普勒項目最新確認了1284顆系外行星的存在，這也是有史以來發(fā)現(xiàn)系外行星規(guī)模最大的一次 ，其中有9顆是適合居住的。96

最新發(fā)現(xiàn)據(jù)美國太空新聞網(wǎng)站報道，近期，天文學家發(fā)現(xiàn)一顆類地行星存在于最鄰近地球的恒星系統(tǒng)的宜居地帶，這顆恒星是比鄰星，他們認為這顆宜居行星潛在著生命形式。但它并非唯一鄰近地球的宜居行星，迄今為止，現(xiàn)已探測到5顆潛在生命的鄰近類地行星10。

然而對于最新發(fā)現(xiàn)的比鄰星b仍需進行了大量的勘測分析，目前天文學家現(xiàn)已探測到這顆行星的部分特征：這顆類地巖石宜居行星距離地球4.2光年；它的最低質(zhì)量是地球的1.3倍；它每隔11.2天環(huán)繞一周比鄰星。

同時，天文學家還指出，比鄰星b位于比鄰星宜居地帶，這意味著該行星在一個安全距離環(huán)繞恒星運行，這顆行星表面不太熱，也不太冷?；谶@樣情況，天文學家表 示，比鄰星b表面可能具有適宜溫度，允許液態(tài)水的存在，意味著系外行星支持著某些生命形式。以下是天文學家探測到鄰近地球的5顆宜居行星：

沃爾夫1061c

這顆系外行星距離地球13.8光年，位于蛇夫星座，可能是僅次于比鄰星b的第二顆最鄰近地球的宜居行星。沃爾夫1061c位于紅矮星沃爾夫1061的宜居地 帶，它完整環(huán)繞主恒星一周大約17.9天，其質(zhì)量大約是地球的4.3倍。沃爾夫1061c被認為是一顆巖石行星，意味著它可能支持生命存在。

葛利斯 832c

這顆行星距離地球略遠一些，但是它具備許多地球的特性，暗示著它可能支持生命存活。葛利斯 832c距離地球僅16光年，位于紅矮星葛利斯 832的宜居地帶，它環(huán)繞主恒星一周僅需36天。天文學家將這顆行星稱為“超級地球”，因為它的質(zhì)量至少是地球的5倍，實際上，它是葛利斯 832恒星周圍發(fā)現(xiàn)的第二顆行星，另一顆行星叫做葛利斯 832b，是一顆氣態(tài)巨行星，很可能無法孕育生命。

葛利斯 667Cc

這顆系外行星也被稱為“超級地球”，因為它的質(zhì)量至少是地球的3.9倍，它環(huán)繞紅矮星葛利斯 667C運行，是距離地球22光年的三星系統(tǒng)的一部分，位于天蝎星座。葛利斯 667Cc位于主恒星的宜居地帶，環(huán)繞恒星運行一周需要大約28天時間。

特拉比斯特-1d

這顆系外行星環(huán)繞超級冰冷的矮星特拉比斯特-1運行，距離地球大約40光年，位于寶瓶星座，同時，特拉比斯特-1d位于恒星宜居地帶之中。2016年5月2日，天文學家宣稱發(fā)現(xiàn)特拉比斯特-1系統(tǒng)，該行星系統(tǒng)中存在3顆類地行星環(huán)繞這顆矮星。

葛利斯 163c

這顆系外行星潛在宜居生命，距離地球49光年，位于劍魚星座，葛利斯 163c的質(zhì)量大約是地球的7倍，因此被稱為“超級地球”。它位于葛利斯 163恒星的宜居地帶，環(huán)繞恒星運行一周需要26天，它是環(huán)繞該恒星運行的兩顆行星之一。