45顆系外行星或存在外星生命研究發(fā)現(xiàn)

這幅藝術(shù)插畫(huà)展示了TRAPPIST1紅矮星系統(tǒng)，該系統(tǒng)擁有七顆地球大小的系外行星，其中幾顆位于恒星的宜居帶內(nèi)。前景是最內(nèi)側(cè)的行星TRAPPIST1b，而更遠(yuǎn)的地方則有TRAPPIST1d、e、f和g等行星——它們是相關(guān)研究中已確定的最有希望的宜居候選行星之一。圖片來(lái)源：蒙特利爾大學(xué)貝努瓦古容

一小群遙遠(yuǎn)的星球可能藏著地球以外生命的線索。

尋找地球以外生命的天文學(xué)家們已經(jīng)縮小了最有希望的探索地點(diǎn)范圍。

在已知的6000多顆系外行星中，研究人員已發(fā)現(xiàn)了不到50顆最有可能存在生命的巖石行星。

這些發(fā)表在《皇家天文學(xué)會(huì)月刊》上的研究結(jié)果，呼應(yīng)了電影《星際救援》的前提——瑞恩高斯林飾演的角色為了拯救地球，絕望地前往另一個(gè)恒星系統(tǒng)。途中，他遇到了名為羅基的外星人以及名為Astrophage和Taumoeba的虛構(gòu)微生物。

LisaKaltenegger教授，康奈爾大學(xué)卡爾薩根研究所所長(zhǎng)，帶領(lǐng)一組本科生開(kāi)展了這項(xiàng)研究。他們利用歐洲空間局蓋亞任務(wù)和美國(guó)國(guó)家航空航天局系外行星檔案的數(shù)據(jù)，識(shí)別出位于所謂宜居帶的行星。

一張展示不同恒星類型中巖石系外行星宜居帶邊界的圖表。宜居帶的邊界會(huì)根據(jù)恒星顏色發(fā)生變化，因?yàn)椴煌ㄩL(zhǎng)的光對(duì)行星大氣的加熱效果不同。圖片來(lái)源：GillisLowryPabloCarlosBudassi

這個(gè)區(qū)域與恒星的距離恰到好處。它既不會(huì)太近導(dǎo)致溫度極端，也不會(huì)太遠(yuǎn)導(dǎo)致環(huán)境冰封。處于這個(gè)區(qū)域的行星更有可能在其表面存在液態(tài)水——這是生命的關(guān)鍵組成部分。

這項(xiàng)研究還重點(diǎn)關(guān)注了那些接收到的恒星能量水平與地球從太陽(yáng)獲得的能量水平相似的行星。

一場(chǎng)受科學(xué)與科幻啟發(fā)的探索

正如《挽救計(jì)劃》所生動(dòng)展示的那樣，生命可能比我們目前想象的要靈活得多，因此找出6000顆已知系外行星中哪些最有可能孕育像Astrophage、Taumoeba——或是Rocky這樣的地外生命，可能至關(guān)重要，而且這不僅僅對(duì)瑞恩高斯林來(lái)說(shuō)是如此。

我們的論文揭示了，如果我們能建造一艘萬(wàn)?，斃麃喬?hào)航天器，你應(yīng)該前往何處尋找生命。

該團(tuán)隊(duì)在宜居帶內(nèi)發(fā)現(xiàn)了45顆可能支持生命的巖石行星。他們還在限制更嚴(yán)格的三維宜居帶內(nèi)篩選出24顆額外的候選行星，該三維宜居帶對(duì)行星能承受的熱量設(shè)定了更嚴(yán)格的限制。

一幅藝術(shù)家對(duì)一顆圍繞更紅恒星運(yùn)行的理論行星的印象圖，這顆行星表面的微生物和植物可能會(huì)反射與地球綠色森林截然不同的顏色。圖片來(lái)源：吉利斯洛瑞

這份清單包括比鄰星b、特拉比斯特1f和開(kāi)普勒186f等知名天體，以及TOI715b這類不太為人熟知的目標(biāo)。

最引人注目的目標(biāo)包括TRAPPIST1d、e、f和g（距離地球約40光年）以及LHS1140b（距離地球約48光年）。這些行星之所以脫穎而出，并非因?yàn)橛腥酥浪鼈兇嬖谏且驗(yàn)樗鼈兙邆淞颂煳膶W(xué)家最關(guān)注的幾種特征：巖石質(zhì)地、可能適宜的溫度，以及保留大氣層的可能性。沒(méi)有大氣層，即使處于宜居帶的行星也可能是荒蕪的。

這項(xiàng)研究還指出了一些從其恒星接收的輻射量接近地球水平的行星。其中包括凌日行星TRAPPIST1e、TOI715b、開(kāi)普勒1652b、開(kāi)普勒442b和開(kāi)普勒1544b。其他行星，包括比鄰星b、GJ1061d、GJ1002b和沃爾夫1069b，則是通過(guò)它們?cè)谒拗骱阈侵幸鸬奈⑷鯏[動(dòng)被發(fā)現(xiàn)的。

這種混合很重要。凌日行星從我們的視角看會(huì)從其恒星前方經(jīng)過(guò)，讓望遠(yuǎn)鏡能夠?qū)ν高^(guò)它們可能存在的大氣層的星光進(jìn)行采樣。通過(guò)擺動(dòng)檢測(cè)到的行星用這種方法更難研究，但它們?nèi)匀粠椭茖W(xué)家找出附近哪些巖石世界值得更密切的關(guān)注。

一幅藝術(shù)家對(duì)TRAPPIST1行星系統(tǒng)可能外觀的印象圖，根據(jù)已有的行星直徑、質(zhì)量以及與宿主恒星距離的數(shù)據(jù)，從左到右展示了TRAPPIST1a、b、c、d、e、f、g和h。其中，TRAPPIST1d、e、f和g被認(rèn)為是最像地球的行星。圖片來(lái)源：NASAJPL加州理工學(xué)院

測(cè)試宜居性的極限

研究人員還關(guān)注宜居帶內(nèi)外邊緣附近的行星，以更好地了解宜居性的起止范圍?？栯鴥?nèi)格表示，盡管這一概念已被研究多年，但仍需新的觀測(cè)來(lái)證實(shí)或完善現(xiàn)有模型。

擁有高橢圓軌道的行星也可能提供新的見(jiàn)解。這些星球在靠近或遠(yuǎn)離其恒星時(shí)會(huì)經(jīng)歷熱量水平的變化，這為研究行星是否必須始終處于宜居帶才能支持生命提供了線索。

宜居帶內(nèi)邊緣的候選天體包括K2239d、TOI700e和K23d，以及通過(guò)恒星擺動(dòng)識(shí)別出的Wolf1061c和GJ1061c。TRAPPIST1g、Kepler441b和GJ102有助于研究人員研究宜居帶較冷的外邊界。

一幅藝術(shù)家描繪的圍繞著一顆比太陽(yáng)略熱的恒星運(yùn)行的行星系統(tǒng)的想象圖。在先前的研究中，卡爾薩根研究所的科學(xué)家們提出理論，認(rèn)為生物可能會(huì)進(jìn)化出生物熒光來(lái)保護(hù)自己免受更強(qiáng)烈恒星的傷害。圖片來(lái)源：吉利斯勞里

雖然很難說(shuō)什么因素會(huì)讓某個(gè)地方更可能存在生命，但確定觀察的地點(diǎn)是關(guān)鍵的第一步——因此我們項(xiàng)目的目標(biāo)就是指出這些是最適合觀察的目標(biāo)，現(xiàn)就讀于舊金山州立大學(xué)的研究生吉利斯勞里說(shuō)道。

研究員同事盧卡斯勞倫斯目前是意大利帕多瓦大學(xué)的研究生，他表示：我們希望創(chuàng)造出能讓其他科學(xué)家有效搜索的工具，而且我們不斷發(fā)現(xiàn)關(guān)于這些世界的新事物，想要進(jìn)一步研究。

從我們的太陽(yáng)系中學(xué)習(xí)

康奈爾大學(xué)的合著者阿比蓋爾博爾解釋說(shuō)，我們自己的太陽(yáng)系提供了一個(gè)有用的基準(zhǔn)。

我們知道地球是宜居的，而金星和火星則不是。我們可以將太陽(yáng)系作為參考，去尋找接收的恒星能量介于金星和火星之間的系外行星。

觀察這些行星有助于我們了解宜居性何時(shí)喪失、多少能量才算過(guò)多，以及哪些行星仍然宜居——或者可能從未宜居過(guò)。

同樣的思路也適用于偏心軌道行星：一顆行星在仍能保留其表面水和宜居條件的情況下，其軌道偏心率可以達(dá)到多大？

我們識(shí)別出位于宜居帶內(nèi)外邊緣的行星，以及那些具有最高偏心率的行星，以測(cè)試我們對(duì)一顆行星成為并保持宜居所需條件的理解。我們還識(shí)別出了用詹姆斯韋布空間望遠(yuǎn)鏡（JWST）和其他望遠(yuǎn)鏡最容易觀測(cè)到的目標(biāo)。

指導(dǎo)未來(lái)的觀測(cè)

研究人員還強(qiáng)調(diào)了不同觀測(cè)方法的最佳目標(biāo)，從而提高了若存在生命跡象時(shí)探測(cè)到這些跡象的可能性。

他們的目錄將有助于指導(dǎo)現(xiàn)有及未來(lái)望遠(yuǎn)鏡的觀測(cè)，包括詹姆斯韋布空間望遠(yuǎn)鏡、計(jì)劃發(fā)射的南希格蕾絲羅曼空間望遠(yuǎn)鏡、預(yù)計(jì)投入使用的極大望遠(yuǎn)鏡、計(jì)劃中的宜居世界天文臺(tái)，以及提議中的系外行星大干涉儀項(xiàng)目。

根據(jù)勞里的說(shuō)法，研究這些小型系外行星是確定它們是否擁有大氣層以及完善我們對(duì)宜居帶理解的唯一途徑。

她補(bǔ)充說(shuō)，該團(tuán)隊(duì)已經(jīng)開(kāi)始研究10顆輻射水平與地球相似的行星。其中兩顆——TRAPPIST1e和TOI715b——距離足夠近，可以用現(xiàn)有或即將投入使用的望遠(yuǎn)鏡進(jìn)行詳細(xì)研究。

TRAPPIST1系統(tǒng)已經(jīng)是詹姆斯韋伯太空望遠(yuǎn)鏡觀測(cè)的主要焦點(diǎn)，該觀測(cè)由康奈爾大學(xué)天文學(xué)家尼科爾劉易斯領(lǐng)導(dǎo)。TRAPPIST1和TOI715都是小型紅矮星，這使得探測(cè)和研究圍繞它們運(yùn)行的地球大小的行星變得更容易。

《宜居帶巖石系外行星目錄》，作者：阿比蓋爾博爾、盧卡斯勞倫斯、吉利斯洛瑞和莉薩卡爾滕埃格，2024年5月15日，《皇家天文學(xué)會(huì)月刊》。DOI：10。1093mnrasstag028

BY: Royal Astronomical Society

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參考資料

1.WJ百科全書(shū)

2.天文學(xué)名詞

3.原文來(lái)自： https://scitechdaily.com/project-hail-mary-these-45-exoplanets-could-be-home-to-alien-life-scientists-say/

本文由AI翻譯自文章作者 Royal Astronomical Society的作品,如有相關(guān)內(nèi)容侵權(quán),請(qǐng)?jiān)谧髌钒l(fā)布后聯(lián)系作者刪除.

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