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類地行星大搜索

來源:網(wǎng)絡(luò) 2009-07-02 08:32:45

 。═errestrial Planet)類地球的行星體:如水星、金星、火星和月球。它們的共同特征是體積小、密度大、主要由硅酸鹽質(zhì)巖石所構(gòu)成;內(nèi)部具有殼、幔、核層圈結(jié)構(gòu)。它們的表面一般都有峽谷、隕石坑、山和火山。當(dāng)中只有地球有活躍的水界。

  八大行星分為三類:類地行星(包括水、金、地、火)、巨行星(木、土)及遠(yuǎn)日行星(天王、海王)。)

  巨行星包括木星和土星。 木星是太陽系九大行星中最大的一個,它的體積可以容納1300多個地球。它的質(zhì)量是地球質(zhì)量的300多倍。把太陽系所有其他行星的質(zhì)量全加起來還不及木星質(zhì)量的一半。木星也是夜空中最亮的星之一。

  宇宙中是否存在和地球相類似的行星?我們地球是宇宙獨(dú)一無二的驕子嗎?這是非常深刻的問題。迄今為止沒有人給出肯定或者否定的回答。天文學(xué)家已經(jīng)在銀河系發(fā)現(xiàn)若干和地球相似的表面由巖石構(gòu)成的行星。它們的質(zhì)量遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過地球,也缺乏圍繞旋轉(zhuǎn)的類似太陽的星球,而是圍繞已經(jīng)死亡的星體旋轉(zhuǎn),F(xiàn)在對于這個問題的回答,有了里程碑式進(jìn)展?茖W(xué)家在太陽系外部發(fā)現(xiàn)了一個和地球非常相似的行星。其行星編號為155,是太陽系外最小的行星。其半徑是地球的2倍,質(zhì)量是地球的7.5倍。距恒星300萬千米(0.021天文單位)。這個行星的軌道周期為1.94天。其軌道大小只有太陽系水星軌道的十分之一。這顆新發(fā)現(xiàn)的行星所在的星系名為Gliese 876。它圍繞一顆名Gliese 876的恒星運(yùn)行。

  研究組科學(xué)家認(rèn)為,雖然沒有直接證據(jù)表明這顆行星的表面是由巖石構(gòu)成,但是從質(zhì)量的測定排除了它是木星那樣的氣體構(gòu)成的行星。數(shù)據(jù)表明,它很可能是具有鎳/鐵巖石或者硅覆蓋物的地形結(jié)構(gòu)。介于地球陸地結(jié)構(gòu)和天王星/海王星的熱化的巨大冰結(jié)構(gòu)之間。它具有稠密的蒸汽云層。

  這項成果是由位于夏威夷莫納克亞山頂?shù)膭P克天文臺觀測得到的。凱克天文臺擁有2臺全世界最大的10米光學(xué)巨型望遠(yuǎn)鏡。每一臺有8層樓高,重350多噸。這次的成功發(fā)現(xiàn)也要?dú)w功于凱克天文臺技術(shù)的改進(jìn)――光譜儀CCD探測器的精確度提高,從3米/秒提高到1米/秒,為今后能夠發(fā)現(xiàn)銀河系內(nèi)質(zhì)量和地球相當(dāng)?shù)男行谴蛳铝嘶A(chǔ)。

  尋找類地行星

  人類從幾千年前起,就開始了拓展疆土的努力。

  《山海經(jīng)》稱:"禹使大章步自東極至與西垂,二億三萬三千三百里七十一步;又使豎亥步南極北盡于北垂,二億三萬三千五百里七十五步。"中國人在4000多年前,就已經(jīng)開始了大規(guī)模、有組織的地理測繪和國土資源普查工作,堪稱中國的地理大發(fā)現(xiàn)。

  從漢代起,中國人的眼光開始瞄準(zhǔn)海洋。到了唐、宋以后隨著中國造船技術(shù)的高度發(fā)展,中國和印度、波斯、阿拉伯的商船經(jīng)常往來于南太平洋和印度洋之間,15世紀(jì)初,鄭和在不到30年間7次下西洋。對于鄭和下西洋,李約瑟博士這樣評價:時間最早,規(guī)模最大,造船技術(shù)航海技術(shù)最先進(jìn),海上力量最強(qiáng),超越了當(dāng)時世界海軍總軍力。然而,最后的地理大發(fā)現(xiàn),卻是由歐洲人完成的。

  15世紀(jì)末,由西班牙及葡萄牙發(fā)起并完成的地理大發(fā)現(xiàn),將世界版圖大幅擴(kuò)展。隨即,"陸權(quán)帝國"步入衰亡,"海權(quán)殖民帝國"崛起,地球從此成為一個整體。

  上世紀(jì)80年代起,地球人的眼睛,開始瞄準(zhǔn)太陽系外的行星。從1995年2月開始,"鳳凰計劃"開始利用澳大利亞新南威爾士的帕克斯64米射電望遠(yuǎn)鏡,觀測200光年以內(nèi)約1000顆鄰近的類日恒星,但至今找到的100多顆太陽系外行星,幾乎全都是由熾熱的氣體組成,而不是由巖石和礦物組成的類地球行星。

  2003年12月,英國科學(xué)家宣布,在離地球25光年遠(yuǎn)的恒星"織女星"(Vega)周圍,可能環(huán)繞著一顆與地球相似的類地行星。

  尋找太陽系外行星最大的困難,就是行星本身不發(fā)光,反射的信號極其微弱,恒星的光芒要比它周圍的行星亮100萬100億倍,必須屏蔽掉恒星的光亮才能突出行星的特征。美國航空航天局準(zhǔn)備多方面解決這個問題。

  在智利拉西拉(La Silla )天文觀測臺工作的瑞士與法國天文學(xué)小組發(fā)現(xiàn)了新的類地行星。這顆行星的體積與海王星相當(dāng),質(zhì)量約為地球的十七倍,它與太陽系的距離約為20.5光年。

  該行星在圍繞著處于天秤座的G1 581紅矮星(G1 581紅矮星的質(zhì)量約是太陽的三分之一)做高速運(yùn)轉(zhuǎn)。據(jù)天文學(xué)家們觀測,它圍繞該紅矮星旋轉(zhuǎn)一周只需要五天時間。

  歐洲南方天文觀測臺的科學(xué)家們在向外界宣布這一新發(fā)現(xiàn)時表示,他們暫時還沒有為該行星找到一個合適的名字。

  天文學(xué)家們稱,我們所處的銀河系中大部分恒星都類似于G1 581紅矮星,我們太陽系附近的恒星中有80%都屬于這一類型。天文學(xué)家們對研究這類非氣態(tài)的巨大行星很有興趣。據(jù)從事此項研究的法國天文學(xué)家哈維爾-德爾佛塞表示:“我們的這一發(fā)現(xiàn)說明一些不大的恒星周圍也存在著普通的行星。這也給了我們一個啟示:紅矮星也可以成為我們探尋其它類地行星的一把鑰匙”。

  天文學(xué)家們還稱,在目前已發(fā)現(xiàn)的170多顆行星中,只有5顆行星體積小于新發(fā)現(xiàn)的這顆行星。天文學(xué)家們在觀測此行星時使用了HARPS系統(tǒng)和智利北部天文觀測臺的天文望遠(yuǎn)鏡。

  歐洲天文學(xué)家們還解釋稱,本次發(fā)現(xiàn)的這顆行星在距離G1 581紅矮星六百萬公里的區(qū)域內(nèi)運(yùn)轉(zhuǎn),其表面溫度約為150攝氏度。作為比較,太陽系內(nèi)距太陽最近的行星--水星與太陽的距離為五千八百萬公里,它圍繞太陽旋轉(zhuǎn)一周需要88天。

  野心勃勃的設(shè)想

  噴氣推進(jìn)實驗室類地行星搜索器(TPF)項目科學(xué)家查爾斯·貝克曼2004年4月28日稱,美國航空航天局預(yù)計在2014年發(fā)射一臺小型日晷儀,用遮擋恒星光亮的方法來突出行星。到2019年,美國將和歐洲空間局合作,發(fā)射自由飛行的干涉儀。這將是一對嚴(yán)格遵守相距一個足球場距離的兩臺天體望遠(yuǎn)鏡,利用零信號干涉測量法,將兩個天體望遠(yuǎn)鏡的信號進(jìn)行綜合,信號峰值與信號波谷相疊加,把明亮的恒星從圖像上去除,而圍繞恒星旋轉(zhuǎn)的行星所反射的光可以不同的路徑通望遠(yuǎn)鏡的光學(xué)系統(tǒng),在圖象上留下痕跡。

  就目前觀測,太陽系附近3顆恒星,繪架座b星(Beta Pictoris)、天苑四(Epsilon Eridani)和織女星(Vega)都有可能擁有類地行星的另一個太陽系。

  自由飛行的干涉儀、即將發(fā)射的斯皮澤太空望遠(yuǎn)鏡和詹姆斯·韋伯太空望遠(yuǎn)鏡,以及開普勒計劃中的行星探測太空望遠(yuǎn)鏡,將可以對上千顆遙遠(yuǎn)的恒星進(jìn)行掃描,并在臨近太陽系的幾個恒星周圍發(fā)現(xiàn)僅比地球大幾倍的行星。不過這還不夠。

  所有這些儀器,都是為類地行星搜索器(TPF)所做的準(zhǔn)備,計劃中于2014年發(fā)射的TPF-C和2018年發(fā)射的TPF-I兩個類地行星搜索器,兩者的結(jié)合將可以把目前哈勃望遠(yuǎn)鏡所達(dá)到的分辨率提高100倍,通過紅外和可見光波長范圍內(nèi)的聯(lián)合觀測,將具有發(fā)現(xiàn)類地行星并探測行星大氣中化學(xué)成分的能力。如果TPF可以發(fā)現(xiàn)類地行星中的生命跡象,美國航空空航天局將在2020年以后申請更強(qiáng)勁的望遠(yuǎn)鏡,以確認(rèn)和拍攝行星的生命特征。

  有沒有小綠人

  在那遙遠(yuǎn)的地方,我們能找到什么?科羅拉多大學(xué)天體生物研究室首席科學(xué)家布魯斯·雅克斯基告訴《t望東方周刊》,要尋找一個可以支持類似地球生命類地行星,液態(tài)水或其他形式的液體是基本的條件,像碳、氫、氧、氮、硫、磷、鈣、鐵等物質(zhì),在任何有地質(zhì)活動的行星上都很容易找到。另一個必要條件是化學(xué)不平衡,這種不平衡的存在,以及不斷恢復(fù)平衡的努力提供了新陳代謝必須的能量。

  有的科學(xué)家稱,地球生物以碳為基礎(chǔ),而以碳的同族元素硅為基礎(chǔ)的生命形式同樣有存在的可能。"鳳凰計劃"資深科學(xué)家塞斯·肖斯塔克認(rèn)為,從硅的外層電子結(jié)構(gòu)上看,確實具備了碳所特有的4個自由電子,但是硅的原子量大,硅-氧共價鍵比較脆弱,無法像碳一樣聯(lián)合有機(jī)大分子,從而無法作為生命的基礎(chǔ)。他說,生命是由組織、功能以及精確的復(fù)制所構(gòu)成的,其核心是信息的傳遞,也不能排除它根據(jù)電子的行為,形成其他形式化學(xué)機(jī)制的可能。

  那么外星人會不會像電影里的一樣,長著綠色的皮膚、靠光合作用生存呢,塞斯說,利用皮膚的光合作用,外星人對能量的利用率只達(dá)到8%即使是天天暴曬在陽光下,也不能滿足自身能量的需要,一天所需要的能量需要3周的時間來儲備。因此,外星人不可能靠光合作用生存,還是通過食用綠色植物來獲得能量更為直接有效。

  終極突圍

  一個包括法國等12國科學(xué)家在內(nèi)的國際研究小組,在26日出版的英國《自然》雜志上報告說,他們利用一種名為引力微透鏡的技術(shù),探測到一顆新的類地行星,它是人類在太陽系外迄今發(fā)現(xiàn)的質(zhì)量最小的類地行星。   在行星或恒星移動到另一個遙遠(yuǎn)恒星前方時,前方天體有時會像“透鏡”一樣將后方的遙遠(yuǎn)天體放大,使其在觀測者看來更為明亮,這就是所謂的“引力透鏡”效應(yīng)?茖W(xué)家近年來利用這種現(xiàn)象開發(fā)出新的探測未知行星的技術(shù)――引力微透鏡技術(shù)。

  尋找與地球類似的行星是探索外星生命的重要課題。之前,科學(xué)家利用傳統(tǒng)探測行星技術(shù),已經(jīng)發(fā)現(xiàn)了170多顆類地行星,但由于技術(shù)的限制,當(dāng)時發(fā)現(xiàn)的類地行星往往較大,其中最小的行星質(zhì)量也大約是地球的7倍。由法國天體物理學(xué)研究所的科學(xué)家領(lǐng)導(dǎo)的國際研究小組,利用引力微透鏡技術(shù),發(fā)現(xiàn)了一顆更小的行星。這顆行星名為OGLE-2005-BLG-390Lb,距地球2.8萬光年,質(zhì)量大約是地球的5.5倍。

  科學(xué)家說,新發(fā)現(xiàn)的行星圍繞一顆褐矮星運(yùn)行,兩者間的距離大約是日地距離的2.6倍。但是,由于該褐矮星的輻射能量很低,因此行星表面的溫度大約只有零下220攝氏度,絕對不適合生命存在。

  科學(xué)家希望,將來可以利用引力微透鏡技術(shù),探測到更多質(zhì)量較小的類地行星。

  可能有水溫度也適宜人類居住

  4月24日(周二),由11名歐洲天文學(xué)家組成的觀測小組第一次在太陽系外發(fā)現(xiàn)了一顆可能適宜人類居住的行星。這顆行星具有和地球類似的溫度?茖W(xué)家形容此次發(fā)現(xiàn)是“搜尋宇宙中生命”的一大步。

  符合人類居住標(biāo)準(zhǔn)

  位于智利的歐洲南方天文臺發(fā)現(xiàn)了這顆行星。這顆行星的大小合適,可能有液態(tài)的水。從銀河的概念上來看,它距離地球相對較近,有12萬億英里遠(yuǎn)。不過行星圍繞的恒星是一顆“紅矮星”,比太陽要小、暗以及冷很多。

  目前,這顆新發(fā)現(xiàn)的行星還有很多未知的地方,盡管如此,這是第一次有太陽系外的行星符合天文學(xué)家對適合人類居住行星的要求:大小相對類似地球,溫度允許液態(tài)水的存在。

  這一發(fā)現(xiàn)的結(jié)果還沒有公開發(fā)表,不過已經(jīng)遞交給了《天文和天體物理學(xué)》雜志。

  打開更多發(fā)現(xiàn)之門

  天文臺的科學(xué)家觀測發(fā)現(xiàn),這顆行星圍繞一顆紅矮星Gliese581運(yùn)行。紅矮星是一種低能量的,較小的恒星。紅矮星發(fā)射暗弱的紅光,比太陽持續(xù)存在的時間長。

  這顆新發(fā)現(xiàn)的行星被命名為“581c”。此次發(fā)現(xiàn)肯定會引發(fā)對圍繞類似暗弱恒星的行星的研究。地球附近大約80%的恒星都是紅矮星。

  “581c”的重量大約比地球重5倍。發(fā)現(xiàn)“581c”的科學(xué)家還不肯定,它是像地球一樣的巖石行星,還是表面存在液態(tài)水的“大冰球”。如果它像地球一樣由巖石組成,它的直徑大約比地球大1.5倍。如果是一個“大冰球”,直徑可能會更大。

  根據(jù)理論,“581c”應(yīng)該有大氣層。不過大氣層的組成部分還是一個謎。如果大氣層太厚的話,行星的表面溫度就會太高。

  還可能有液態(tài)水

  不過科學(xué)家相信,“581c”的平均溫度在32到104度之間。這一發(fā)現(xiàn)引發(fā)天文學(xué)家慶祝。

  到目前為止,天文學(xué)家發(fā)現(xiàn)的所有220顆太陽系外行星要么太熱,要么太冷,要么太大,以至于不適宜居住。而新發(fā)現(xiàn)的“581c”看起來正合適。

  美國宇航局的宇宙生物學(xué)專家克里斯·麥克凱說:“這可能非常重要。這不意味著那里有生命;但是說明,按照可能的居住適宜性判斷,它是一顆和地球類似的行星。”

  另外一名天文學(xué)家假設(shè),除了具有合適的溫度,新發(fā)現(xiàn)的行星也可能充滿液態(tài)水。不過那并非基于任何證據(jù),而是基于行星形成的理論。

  另外一些天文學(xué)家謹(jǐn)慎表示,現(xiàn)在說“581c”上有沒有水還太早。

  一年只有13天

  新行星所在的星系距離地球只有20.5光年,星系中的恒星Gliese581也是距離地球最近的100顆恒星之一。   對每一個想前往“581c”行星的人來說,他們都必須知道,坐在那顆行星上會更重;而且他們的年齡也會增加得更快,因為“581c”環(huán)繞恒星公轉(zhuǎn)一圈只要13天。

  “581c”上的重力加速度是地球上的1.6倍,所以你會感覺自己的體重增加了0.6倍。

  “581c”離它環(huán)繞的恒星的距離要比地球離太陽的距離近14倍。從“581c”上看,恒星在天空中的大小要比我們在地球上看到的月亮大20倍。而且“581c”很可能不會自轉(zhuǎn),這樣它的一半一直是白天,另一半一直是黑夜。

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