一个超级地çƒåº”该最大多大æ‰èƒ½ä¿æŒ“宜居”?

一ä½è‰ºæœ¯å®¶åˆ›ä½œçš„è¶…çº§åœ°çƒæ¦‚述图
在目å‰å‘çŽ°çš„å‡ åƒä¸ªç³»å¤–行星之ä¸ï¼Œ“超级地烔是最普é的。这ç§è¡Œæ˜Ÿæ¯”地çƒå¤§ï¼Œæ¯”海王星å°ï¼Œå…¶ä¸æœ‰äº›åœ¨å®ƒä»¬æ¯æ˜Ÿçš„宜居带ä¸ã€‚这说明这些行星上的一些æ¡ä»¶å¯èƒ½é€‚åˆå…¶è¡¨é¢ä¸Šå˜åœ¨æ¶²æ€æ°´ã€‚
但这些巨大的岩石行星究竟有没有能够支æŒç”Ÿå‘½å˜åœ¨çš„æ¡ä»¶ï¼Ÿæˆ–è€…ï¼Œç”Ÿå‘½æ˜¯å¦åªä¼šå‡ºçŽ°åœ¨åƒåœ°çƒä¸€æ ·çš„较å°çš„行星ä¸ï¼Ÿå½“然,我们最åŽåªèƒ½é€šè¿‡æœªæ¥çš„观测æ¥èŽ·å¾—ä¸€ä¸ªç¡®å®šçš„ç”æ¡ˆï¼Œä½†æ˜¯åœ¨è¿™ä¹‹å‰ï¼Œè¿™ä¸ªé—®é¢˜ç»™æˆ‘们了一个很完美的机会——这个机会使我们å¯ä»¥æŽ¢ç´¢å¹¶æ‰©å±•我们对于生命究竟å¯ä»¥åœ¨å“ªé‡Œæ‰¾åˆ°å®¶å›çš„ç†è§£ã€‚
Defining habitability 何为宜居?
首先,我们è¦å¼„清楚所谓“宜居”çš„å«ä¹‰æ˜¯ä»€ä¹ˆï¼Œå› 为我们的太阳系ä¸çš„æœ‰äº›é‡Žç”Ÿçš„世界远远超过了我们认为æ£å¸¸çš„范围。毕竟没有任何一个别的已知的行星和地çƒå分相åƒã€‚
我们太阳系ä¸å…¶ä»–çš„å°åž‹å²©çŸ³æ˜Ÿçƒè¦ä¹ˆå°±æ˜¯è´«ç˜ çš„è’åœ°ï¼ˆæ¯”å¦‚æ°´æ˜Ÿå’Œç«æ˜Ÿï¼‰ï¼Œè¦ä¹ˆå°±æ˜¯å™©æ¢¦èˆ¬çš„地狱(比如金星)。那些有ç€åˆåŽšåˆè‡´å¯†çš„大气层的气æ€å·¨æ˜Ÿä¸åœ¨è€ƒè™‘èŒƒå›´å†…ã€‚ç„¶è€Œä»–ä»¬æœ‰äº›å†°å†»çš„å«æ˜Ÿåœ¨å…¶åšç¡¬çš„外壳下å˜å‚¨ç€å¤§é‡çš„æ¶²æ€æ°´ï¼Œæ‰€ä»¥å®ƒä»¬å¯èƒ½æ˜¯å¤ªé˜³ç³»ä¸å¦å¤–的能给生命æä¾›å®¶å›åœ°æ–¹ã€‚但是目å‰ä¸ºæ¢ï¼Œæˆ‘ä»¬è¦æŠŠè®¨è®ºçš„è¯é¢˜é™åˆ¶åœ¨é•¿ç›¸ä¸Šå’Œåœ°çƒç›¸ä¼¼çš„行星。
这就æ„味ç€ï¼Œå½“我们调查那些超级地çƒçš„æ—¶å€™ï¼Œæˆ‘ä»¬éœ€è¦æ‰¾åˆ°é•¿ç›¸å’Œè¡Œä¸ºï¼ˆæœ€å¥½ä¹Ÿæœ‰æ°”味)都和我们的星çƒååˆ†ç›¸ä¼¼çš„è¡Œæ˜Ÿã€‚è¿™åŒ…æ‹¬åœ¨æ’æ˜Ÿçš„宜居带ä¸ï¼Œè¿™æ ·æ‰èƒ½ä¿è¯è¡Œæ˜Ÿä¸Šçš„æ¸©åº¦åˆšåˆšå¥½ä»¥åŠè¡Œæ˜Ÿä¸Šçš„大气层ä¸ç¨€è–„ä½†ä¹Ÿæ²¡æœ‰è¿‡åŽšã€‚æ¶²æ€æ°´ä¹Ÿè¦å˜åœ¨äºŽè¿™æ ·çš„行星的表é¢ä¸Šï¼Œè€Œä¸æ˜¯è¢«å°åœ¨å†°å†»çš„地壳下或者沸腾æˆä¸ºäº†æ°´è’¸æ°”。最åŽï¼Œå®ƒä»¬å¿…é¡»è¦æœ‰ä¸€ä¸ªç£åœºæ¥ä¿æŠ¤å¤§æ°”å±‚å’Œæ¶²æ€æ°´ä¸è¢«å¤ªé˜³é£Žæš´æŒç»çš„æ®‹é…·æ”»å‡»ä¾µèš€ã€‚
å½“ç„¶ï¼Œè¦æƒ³è®©ä¸€ä¸ªåœ°æ–¹çœŸæ£å®œå±…,需è¦çš„æ¡ä»¶è¿˜æœ‰éžå¸¸å¤šã€‚但是如果没有这些基本的æ¡ä»¶ï¼Œé‚£ä¹ˆè¿™ä¸ªå¤–星世界基本ä¸å¯èƒ½æœ‰ä¸œè¥¿æˆæ´»ï¼Œæ‰€ä»¥å…ˆä»Žè€ƒè™‘这些基本æ¡ä»¶å¼€å§‹æ˜¯ä¸€ä¸ªä¸é”™çš„决定。
Picking the right size planet 多大的行星?
天文å¦å®¶ä¸€èˆ¬ä¼šæŠŠä»»ä½•大å°åœ¨ä¸Žåœ°çƒç›¸åŒåˆ°ä¸ºåœ°çƒåå€çš„行星划分为超级地çƒã€‚他们倾å‘äºŽå«æ¯”ä¸Šè¿°æ ‡å‡†è¿˜å¤§çš„è¡Œæ˜Ÿä¸ºå°æµ·çŽ‹æ˜Ÿï¼Œä½†æ˜¯è¿™ä¸ªè¿‡äºŽæ¸…æ™°çš„æ˜Žæ˜¾ç•Œé™å…¶å®žæŽ©ç›–了很多对于判æ–宜居性的é‡è¦ç»†èŠ‚ã€‚
显然地,和地çƒå¤§å°æ›´æŽ¥è¿‘çš„æ˜Ÿçƒæ›´å¯èƒ½æ˜¯å®œå±…çš„ï¼Œå› ä¸ºæˆ‘ä»¬é»˜è®¤è¿™æ ·çš„è¡Œæ˜Ÿå’Œåœ°çƒéžå¸¸ç›¸ä¼¼ã€‚相åŒåœ°ï¼Œå¦‚æžœè¿™ä¸ªè¡Œæ˜Ÿå’Œæµ·çŽ‹æ˜Ÿçš„å¤§å°æ›´åŠ ç›¸ä¼¼ï¼Œé‚£å¯èƒ½è¿™ä¸ªåœ°æ–¹å¹¶ä¸æ˜¯ä¸€ä¸ªç”Ÿå‘½èƒ½å¤Ÿæ‰¾åˆ°è½è„šåœ°çš„åœ°æ–¹ã€‚è¿™æ˜¯å› ä¸ºæµ·çŽ‹æ˜Ÿæ ¹æ®ä¸Šæ–‡çš„定义,整体æ¥è®²å¹¶ä¸æ˜¯éžå¸¸å®œå±…。

éšç€è¡Œæ˜Ÿçš„è´¨é‡å¢žåŠ ï¼Œç”±äºŽå¼•åŠ›çš„å½±å“ï¼Œå®ƒçš„æ ¸å¿ƒå°±æ›´èƒ½ä¿æŒä¸€ä¸ªåŽšé‡çš„大气层。最终,那个行星上就会有如æ¤åŽšçš„å¤§æ°”å±‚ä»¥è‡³äºŽ“æ°”æ€å·¨æ˜Ÿ”能够比“岩石行星”更好地形容它们。ä¸å¹¸çš„æ˜¯ï¼Œæˆ‘们缺ä¹ä¸€ä¸ªèƒ½åˆ’分这两个æžç«¯çš„æ˜Žæ˜¾ç•Œé™ï¼Œè€Œè¶…级地çƒçš„å˜åœ¨åˆ™æŠŠè¿™ä¸¤ä¸ªæžç«¯è¿žæŽ¥åˆ°äº†ä¸€èµ·ã€‚
所以,行星的旋转轨é“也éžå¸¸é‡è¦ã€‚å¦‚æžœä¸€ä¸ªè¡Œæ˜Ÿç¦»å®ƒçš„æ¯æ˜Ÿå¤ªè¿‘了,那么ä¸è®ºè¿™é¢—行星的大å°ï¼Œå®ƒéƒ½ä¼šè¢«çƒ§ç„¦ã€‚以轩辕增åä¹ä¸ºä¾‹ã€‚它是一个è·ç¦»åœ°çƒäº”å五光年的岩石超级地çƒï¼Œå¹¶ä¸”是地çƒçš„å…«å€é‡ã€‚ä½†æ˜¯å› ä¸ºå®ƒè·ç¦»å®ƒçš„æ¯æ˜Ÿå¤ªè¿‘äº†ï¼Œå®ƒåªæ˜¯ä¸€ä¸ªèžåŒ–的岩浆çƒã€‚
与æ¤åŒæ—¶ï¼Œè¡Œæ˜ŸTOI 270cæ›´å°ï¼Œå¤§çº¦æ˜¯åœ°çƒçš„七å€é‡ã€‚但是它è·ç¦»å®ƒçš„æ¯æ˜Ÿæœ‰å¦‚æ¤è¿œä»¥è‡³äºŽå®ƒå‡ 乎是完全由气体组æˆçš„。这使得它比起超级地çƒï¼Œå…¶å®žæ›´åƒä¸€ä¸ªå°æµ·çŽ‹æ˜Ÿã€‚
The contenders “æœ€å®œå±…æ˜Ÿçƒ”å¤§èµ›çš„å† å†›ï¼Ÿ
最终,一个宜居的超级地çƒéœ€è¦æœ‰ä¸€ä¸ªæ£å¥½çš„å¯†åº¦ï¼Œå› ä¸ºè¿™è¯´æ˜Žå®ƒæ²¡æœ‰è¿‡å¤šçš„å²©çŸ³æˆ–è€…è¿‡å¤šçš„æ°”ä½“ã€‚å°±ç®—è¿™ä¹ˆè¯´ï¼Œè¿™ä¹Ÿä»…ä»…æ˜¯ä¸€ä¸ªçŒœæµ‹——毕竟天文å¦å®¶å¯¹äºŽä»»ä½•特定的一个地外行星的了解都很有é™ã€‚
ä»¥æ ¼åˆ©æ³½581cä¸ºä¾‹ï¼Œå®ƒç¦»æˆ‘ä»¬åªæœ‰å¤§æ¦‚二å光年远。这个地外行星大概是地çƒè´¨é‡çš„5.5å€ï¼Œå¹¶ä¸”处在这颗行星的宜居带内。但是天文å¦å®¶åªçŸ¥é“它的质é‡ï¼Œè€Œä¸çŸ¥é“它的åŠå¾„,所以他们ä¸èƒ½åˆ¤æ–这颗行星的密度。在那个轨é“和那个质é‡ï¼Œè¿™é¢—行星å¯ä»¥æ˜¯ä¸€ä¸ªå¾ˆå…¸åž‹çš„岩石星çƒï¼Œæˆ–者完全由固æ€é“组æˆã€‚或者它å¯ä»¥æ˜¯ä¸€ä¸ªå¾ˆå°çš„æ°”æ€è¡Œæ˜Ÿï¼Œç”šè‡³å¯èƒ½ç”±é’»çŸ³ç»„æˆã€‚
而对于任何地外行星的ç£åœºäº†ï¼Œè¿™åªèƒ½å®Œå…¨ä¾é 观测了。科å¦å®¶ä»¬è®¤ä¸ºæ¯”åœ°çƒæ›´å¤§çš„行星有å¯èƒ½åŒ…å«ä¸€ä¸ªå¼ºç£åœºï¼Œä½†æƒ³è¦ç¡®å®šè¿™ä¸ªç£åœºæ˜¯ä¸å¯èƒ½çš„事情。比如金星和地çƒçš„大å°å·®ä¸å¤šï¼Œä½†æ˜¯åªæœ‰åœ°çƒæœ‰å¾ˆå¼ºçš„ç£åœºã€‚
我们并ä¸èƒ½ç†è§£å¤–星çƒçš„宜居带。
也许最有å¯èƒ½æ˜¯ä¸€ä¸ªå®œå±…çš„è¶…çº§åœ°çƒæ˜¯LHS 1140b,这颗行星è·ç¦»åœ°çƒ49光年远。它大约宽为地çƒçš„1.6å€ï¼Œä½†æ˜¯æœ‰ç€åœ°çƒé‡é‡çš„6.48å€ã€‚它在è·ç¦»å®ƒæ¯æ˜Ÿæžè¿‘的轨é“è¿è¡Œç€ï¼Œç”šè‡³ç»•æ¯æ˜Ÿæ—‹è½¬ä¸€å‘¨åªéœ€è¦25å¤©ã€‚ä½†æ˜¯ç”±äºŽé‚£é¢—æ’æ˜Ÿæ˜¯ä¸€ä¸ªçº¢å·¨æ˜Ÿï¼Œè¿™é¢—行星ä»åœ¨æ¯æ˜Ÿçš„宜居带内。
LHS 1140bçš„å¤§æ°”æ¨¡åž‹è¯æ˜Žäº†è¿™ä¸ªæ˜Ÿçƒä¸Šæœ‰ç€ä¸€ä¸ªåŽšé‡çš„大气层æ¥çŽ¯ç»•ä¸€ä¸ªå…¨æ˜¯æ¶²æ€æ°´çš„æµ·æ´‹çš„å¯èƒ½æ€§ã€‚ä½†æ˜¯ä¹Ÿè®¸åªæœ‰é€šè¿‡æ¯”如詹姆斯·éŸ¦ä¼¯æœ›è¿œé•œçš„精细观察æ‰èƒ½å‘Šè¯‰æˆ‘们这颗行星是å¦çœŸçš„æ˜¯å®œå±…的。在这之å‰ï¼Œè¿™é¢—行星是å¯èƒ½å®¹çº³ç”Ÿå‘½çš„æœ€å¤§çš„æ˜Ÿçƒã€‚ï¼ˆæ¥æº:ç§‘æ™®ä¸å›½ï¼‰
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