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類(lèi)地行星大搜索

來(lái)源:網(wǎng)絡(luò) 2009-07-02 08:32:45

 。═errestrial Planet)類(lèi)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(lèi):類(lèi)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(yáng)系九大行星中最大的一個(gè),它的體積可以容納1300多個(gè)地球。它的質(zhì)量是地球質(zhì)量的300多倍。把太陽(yáng)系所有其他行星的質(zhì)量全加起來(lái)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(lèi)似的行星?我們地球是宇宙獨(dú)一無(wú)二的驕子嗎?這是非常深刻的問(wèn)題。迄今為止沒(méi)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(guò)地球,也缺乏圍繞旋轉(zhuǎn)的類(lèi)似太陽(yáng)的星球,而是圍繞已經(jīng)死亡的星體旋轉(zhuǎn),F(xiàn)在對(duì)于這個(gè)問(wèn)題的回答,有了里程碑式進(jìn)展?茖W(xué)家在太陽(yáng)系外部發(fā)現(xiàn)了一個(gè)和地球非常相似的行星。其行星編號(hào)為155,是太陽(yáng)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(wàn)千米(0.021天文單位)。這個(gè)行星的軌道周期為1.94天。其軌道大小只有太陽(yáng)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(méi)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(cè)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(xiàng)成果是由位于夏威夷莫納克亞山頂?shù)膭P克天文臺(tái)觀(guān)測(cè)得到的。凱克天文臺(tái)擁有2臺(tái)全世界最大的10米光學(xué)巨型望遠(yuǎn)鏡。每一臺(tái)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(tái)技術(shù)的改進(jìn)――光譜儀CCD探測(cè)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(lèi)地行星

  人類(lèi)從幾千年前起,就開(kāi)始了拓展疆土的努力。

  《山海經(jīng)》稱(chēng):"禹使大章步自東極至與西垂,二億三萬(wàn)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(wàn)三千五百里七十五步。"中國(guó)人在4000多年前,就已經(jīng)開(kāi)始了大規(guī)模、有組織的地理測(cè)繪和國(guó)土資源普查工作,堪稱(chēng)中國(guó)的地理大發(fā)現(xiàn)。

  從漢代起,中國(guó)人的眼光開(kāi)始瞄準(zhǔn)海洋。到了唐、宋以后隨著中國(guó)造船技術(shù)的高度發(fā)展,中國(guó)和印度、波斯、阿拉伯的商船經(jīng)常往來(lái)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(duì)于鄭和下西洋,李約瑟博士這樣評(píng)價(jià):時(shí)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(shí)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(guó)"步入衰亡,"海權(quán)殖民帝國(guó)"崛起,地球從此成為一個(gè)整體。

  上世紀(jì)80年代起,地球人的眼睛,開(kāi)始瞄準(zhǔn)太陽(yáng)系外的行星。從1995年2月開(kāi)始,"鳳凰計(jì)劃"開(kāi)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(guān)測(cè)200光年以?xún)?nèi)約1000顆鄰近的類(lèi)日恒星,但至今找到的100多顆太陽(yáng)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(lèi)地球行星。

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

  尋找太陽(yáng)系外行星最大的困難,就是行星本身不發(fā)光,反射的信號(hào)極其微弱,恒星的光芒要比它周?chē)男行橇?00萬(wàn)100億倍,必須屏蔽掉恒星的光亮才能突出行星的特征。美國(guó)航空航天局準(zhǔn)備多方面解決這個(gè)問(wèn)題。

  在智利拉西拉(La Silla )天文觀(guān)測(cè)臺(tái)工作的瑞士與法國(guó)天文學(xué)小組發(fā)現(xiàn)了新的類(lèi)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(yáng)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(yáng)的三分之一)做高速運(yùn)轉(zhuǎn)。據(jù)天文學(xué)家們觀(guān)測(cè),它圍繞該紅矮星旋轉(zhuǎn)一周只需要五天時(shí)間。

  歐洲南方天文觀(guān)測(cè)臺(tái)的科學(xué)家們?cè)谙蛲饨缧歼@一新發(fā)現(xiàn)時(shí)表示,他們暫時(shí)還沒(méi)有為該行星找到一個(gè)合適的名字。

  天文學(xué)家們稱(chēng),我們所處的銀河系中大部分恒星都類(lèi)似于G1 581紅矮星,我們太陽(yáng)系附近的恒星中有80%都屬于這一類(lèi)型。天文學(xué)家們對(duì)研究這類(lèi)非氣態(tài)的巨大行星很有興趣。據(jù)從事此項(xiàng)研究的法國(guó)天文學(xué)家哈維爾-德?tīng)柗鹑硎荆?ldquo;我們的這一發(fā)現(xiàn)說(shuō)明一些不大的恒星周?chē)泊嬖谥胀ǖ男行。這也給了我們一個(gè)啟示:紅矮星也可以成為我們探尋其它類(lèi)地行星的一把鑰匙”。

  天文學(xué)家們還稱(chēng),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?cè)谟^(guān)測(cè)此行星時(shí)使用了HARPS系統(tǒng)和智利北部天文觀(guān)測(cè)臺(tái)的天文望遠(yuǎn)鏡。

  歐洲天文學(xué)家們還解釋稱(chēng),本次發(fā)現(xiàn)的這顆行星在距離G1 581紅矮星六百萬(wàn)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(yáng)系內(nèi)距太陽(yáng)最近的行星--水星與太陽(yáng)的距離為五千八百萬(wàn)公里,它圍繞太陽(yáng)旋轉(zhuǎn)一周需要88天。

  野心勃勃的設(shè)想

  噴氣推進(jìn)實(shí)驗(yàn)室類(lèi)地行星搜索器(TPF)項(xiàng)目科學(xué)家查爾斯·貝克曼2004年4月28日稱(chēng),美國(guó)航空航天局預(yù)計(jì)在2014年發(fā)射一臺(tái)小型日晷儀,用遮擋恒星光亮的方法來(lái)突出行星。到2019年,美國(guó)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(duì)嚴(yán)格遵守相距一個(gè)足球場(chǎng)距離的兩臺(tái)天體望遠(yuǎn)鏡,利用零信號(hào)干涉測(cè)量法,將兩個(gè)天體望遠(yuǎn)鏡的信號(hào)進(jìn)行綜合,信號(hào)峰值與信號(hào)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(guān)測(cè),太陽(yáng)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(lèi)地行星的另一個(gè)太陽(yáng)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(kāi)普勒計(jì)劃中的行星探測(cè)太空望遠(yuǎn)鏡,將可以對(duì)上千顆遙遠(yuǎn)的恒星進(jìn)行掃描,并在臨近太陽(yáng)系的幾個(gè)恒星周?chē)l(fā)現(xiàn)僅比地球大幾倍的行星。不過(guò)這還不夠。

  所有這些儀器,都是為類(lèi)地行星搜索器(TPF)所做的準(zhǔn)備,計(jì)劃中于2014年發(fā)射的TPF-C和2018年發(fā)射的TPF-I兩個(gè)類(lèi)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(guò)紅外和可見(jiàn)光波長(zhǎng)范圍內(nèi)的聯(lián)合觀(guān)測(cè),將具有發(fā)現(xiàn)類(lèi)地行星并探測(cè)行星大氣中化學(xué)成分的能力。如果TPF可以發(fā)現(xiàn)類(lèi)地行星中的生命跡象,美國(guó)航空空航天局將在2020年以后申請(qǐng)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(méi)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(gè)可以支持類(lèi)似地球生命類(lèi)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(dòng)的行星上都很容易找到。另一個(gè)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(chēng),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(jì)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(shí)具備了碳所特有的4個(gè)自由電子,但是硅的原子量大,硅-氧共價(jià)鍵比較脆弱,無(wú)法像碳一樣聯(lián)合有機(jī)大分子,從而無(wú)法作為生命的基礎(chǔ)。他說(shuō),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(huì)不會(huì)像電影里的一樣,長(zhǎng)著綠色的皮膚、靠光合作用生存呢,塞斯說(shuō),利用皮膚的光合作用,外星人對(duì)能量的利用率只達(dá)到8%即使是天天暴曬在陽(yáng)光下,也不能滿(mǎn)足自身能量的需要,一天所需要的能量需要3周的時(shí)間來(lái)儲(chǔ)備。因此,外星人不可能靠光合作用生存,還是通過(guò)食用綠色植物來(lái)獲得能量更為直接有效。

  終極突圍

  一個(gè)包括法國(guó)等12國(guó)科學(xué)家在內(nèi)的國(guó)際研究小組,在26日出版的英國(guó)《自然》雜志上報(bào)告說(shuō),他們利用一種名為引力微透鏡的技術(shù),探測(cè)到一顆新的類(lèi)地行星,它是人類(lèi)在太陽(yáng)系外迄今發(fā)現(xiàn)的質(zhì)量最小的類(lèi)地行星。   在行星或恒星移動(dòng)到另一個(gè)遙遠(yuǎn)恒星前方時(shí),前方天體有時(shí)會(huì)像“透鏡”一樣將后方的遙遠(yuǎn)天體放大,使其在觀(guān)測(cè)者看來(lái)更為明亮,這就是所謂的“引力透鏡”效應(yīng)。科學(xué)家近年來(lái)利用這種現(xiàn)象開(kāi)發(fā)出新的探測(cè)未知行星的技術(shù)――引力微透鏡技術(shù)。

  尋找與地球類(lèi)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(cè)行星技術(shù),已經(jīng)發(fā)現(xiàn)了170多顆類(lèi)地行星,但由于技術(shù)的限制,當(dāng)時(shí)發(fā)現(xiàn)的類(lèi)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(guó)天體物理學(xué)研究所的科學(xué)家領(lǐng)導(dǎo)的國(guó)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(wàn)光年,質(zhì)量大約是地球的5.5倍。

  科學(xué)家說(shuō),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(duì)不適合生命存在。

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

  可能有水溫度也適宜人類(lèi)居住

  4月24日(周二),由11名歐洲天文學(xué)家組成的觀(guān)測(cè)小組第一次在太陽(yáng)系外發(fā)現(xiàn)了一顆可能適宜人類(lèi)居住的行星。這顆行星具有和地球類(lèi)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(lèi)居住標(biāo)準(zhǔn)

  位于智利的歐洲南方天文臺(tái)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(lái)看,它距離地球相對(duì)較近,有12萬(wàn)億英里遠(yuǎn)。不過(guò)行星圍繞的恒星是一顆“紅矮星”,比太陽(yáng)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(yáng)系外的行星符合天文學(xué)家對(duì)適合人類(lèi)居住行星的要求:大小相對(duì)類(lèi)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(méi)有公開(kāi)發(fā)表,不過(guò)已經(jīng)遞交給了《天文和天體物理學(xué)》雜志。

  打開(kāi)更多發(fā)現(xiàn)之門(mén)

  天文臺(tái)的科學(xué)家觀(guān)測(cè)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(yáng)持續(xù)存在的時(shí)間長(zhǎng)。

  這顆新發(fā)現(xiàn)的行星被命名為“581c”。此次發(fā)現(xiàn)肯定會(huì)引發(fā)對(duì)圍繞類(lèi)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(gè)“大冰球”,直徑可能會(huì)更大。

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

  還可能有液態(tài)水

  不過(guò)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(yáng)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(lái)正合適。

  美國(guó)宇航局的宇宙生物學(xué)專(zhuān)家克里斯·麥克凱說(shuō):“這可能非常重要。這不意味著那里有生命;但是說(shuō)明,按照可能的居住適宜性判斷,它是一顆和地球類(lèi)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(mǎn)液態(tài)水。不過(guò)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(shuō)“581c”上有沒(méi)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(duì)每一個(gè)想前往“581c”行星的人來(lái)說(shuō),他們都必須知道,坐在那顆行星上會(huì)更重;而且他們的年齡也會(huì)增加得更快,因?yàn)?ldquo;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(huì)感覺(jué)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(yáng)的距離近14倍。從“581c”上看,恒星在天空中的大小要比我們?cè)诘厍蛏峡吹降脑铝链?0倍。而且“581c”很可能不會(huì)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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