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偏心轨道系外行星适合居住

发布时间:2012-10-06 20:43内容来源:希望团队 点击:
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这是一颗假想中的系外行星高偏心轨道情景,配图中用绿色标示出了宜居带的范围。由于轨道非常“细长”,这颗行星会周期性经过宜居带,但无法一直处于宜居带范围之内,科学家们现在认為这些行星上也有可能拥有宜居环境,这将大大扩展传统宜居带的定义
 
据物理学家组织网站报道,天文学家们近期对所有迄今已发现的系外行星的轨道进行了考察,并在其中取得了一些有趣的发现。
在我们的太阳系中,地球和其它各大行星基本都是沿著近圆形轨道围绕太阳公转的,但是在其它行星系中,那里的行星却表现地更加杂乱无章,它们的轨道和彗星的轨道有些接近,轨道的偏心率非常大。这样的轨道会让行星不断进入又离开宜居带范围。所谓宜居带就是指围绕恆星周围存在的一片区域,这片区域距离恆星的距离不近也不远,因此其温度范围非常适中,从而允许水以液态形式存在,而液态水被科学家们认為是生命必不可少的条件。地球的近圆轨道让它可以一直保持在宜居带中运行。而如果有一颗行星定期的穿过宜居带,然后向著更遥远的空间运行,进入漫长而寒冷的严冬。在这段轨道运行期间,其地表存在的所有水体都会被冻结。然而,科学家们认為从理论上说,生命仍有可能借由深藏地下而得以生存。

高偏心轨道系外行星适合居住
 
尽管科学家们仍在孜孜不倦地搜寻著另一个“暗淡蓝点”,也就是另外一个和地球具备相似环境条件的行星,天文学家们已经指出,在那些环境条件更加极端的行星上,生命仍然有可能存在。美国加州理工学院系外行星科学研究院的史蒂芬‧卡尼(Stephen Kane)表示︰“当我们谈论宜居行星时,我们所指的是液态水可以存在的行星。”他说︰“这样一颗行星必须处于与恆星之间的合适距离位置上,因此不会太热也不会太冷。”取决于其围绕公转的恆星的大小和温度,可以定义出一个每颗恆星都不同的,围绕该恆星周围而存在的“宜居带”。卡尼和他在系外行星科学研究院的同事唐‧格里诺(Dawn Gelino)创立了一个资源库,名為“宜居带图集”(Habitable Zone Gallery)。
 
在这一数据库中,他们对每一个迄今已发现的系外行星系计算了它们的宜居带范围,并考察这些行星是否落在宜居带范围内。但并非所有系外行星的轨道都和地球那样是近圆形的。其中令人意料之外的一项发现就是注意到很多系外行星都具有非常高的偏心率,因此它们可以运行到距离中央的恆星非常近或者非常远的位置上。卡尼表示︰“这种类型的行星可以在一段时间内位于宜居带范围,但是却无法一直待在宜居带范围之内。你可能会在两段漫长的寒冬之间经歷短暂的升温阶段;或者你可能会经歷短时间的极端高温的环境。”
尽管这样的行星可能和地球会非常不同,但这并不会妨碍它们拥有足以支持生命存在的条件。卡尼表示︰“科学家们已经在地球上发现各种可以适应极端环境的微生物,其中有一些种类的微生物可以让自己的新陈代谢过程降低到接近停止并在此状态下度过非常漫长的寒冷时期。我们还知道有一些微生物种类可以忍受极端的高温环境,只要它们拥有一层起到防护作用的岩石或水体即可。甚至还有实验已经证明,一些生活在地球上的孢子,细菌和地衣植物可以适应地球乃至太空中的极端环境。”
 
   卡尼和格里诺的研究证明宜居带的范围可能要比原先认為的更大,并且那些对人类生存不利的行星实际上可能拥有适宜嗜极生物,包括地衣类和细菌类生物的生存。
 
   卡尼表示︰“在地球演化的极早期生命便已经开始出现,当时的环境要比今天恶劣的多。”卡尼甚至认為可能孕育生命的世界可能不一定非要是行星,也可能是那些气态巨行星的卫星,比如我们太阳系中木星的卫星。他说︰“在太阳系外存在很多气态巨行星,如果这些行星和太阳系内的巨行星性质相似的话,它们都可能拥有卫星。一颗位于宜居带或者经过宜居带的卫星本身也可能孕育出宜居环境。”作為案例,卡尼提到了土卫六的例子。它是土星最大的卫星,虽然它拥有浓密的大气层,但是由于太过远离太阳,它表面的温度很低,无法让我们所知的生命在其表面生存。他说︰“如果你将土卫六向著太阳移近一些,它将拥有很多水汽,这将非常适于生命生存。”
 
   但是卡尼也很快便指出对于目前已知的系外行星,科学家们目前在判断其宜居性方面仍然存在局限。他说︰“当你对一颗行星的大气层一无所知时,你就很难真正去了解一颗行星。”举例而言,地球和金星都经历了大气的“温室效应”,但是金星上的温室效应已经失控,这让它成了太阳系中温度最高的行星,一个真正的炼狱。他指出︰“离开了和我们自身太阳系进行的对比分析,将很难真正了解一颗拥有高偏心率的行星或卫星上的情形。”
 
研究人员们指出,在银河系中的宜居环境应当是多样性的,而不应该仅仅局限在那些和地球相似的行星上。卡尼和格里诺目前正在努力工作,试图从已发现的系外行星列表中挑选出究竟哪些可能拥有适合嗜极生物生存的条件或者拥有宜居的卫星体。卡尼表示︰“我们已经发现了很多拥有高偏心率的气态巨行星,随著我们开始尝试精确地给出宜居带的定义,或许将会有惊喜出现。”
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