类地行星

2007年10月16日16:04  来源:人民网科技

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  (Terrestrial Planet)类地球的星体:如水星、金星、火星月球。它们的共同特征是体积小、密度大、主要由硅酸盐质岩石所构成;内部具有壳、幔、核层圈结构。它们的表面一般都有峡谷、陨石坑、山和火山。当中只有地球有活跃的水界。

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  八大行星分为三类:类地行星(包括水、金、地、火)、巨行星(木、土)及远日行星(天王、海王)。)

  巨行星包括木星和土星。 木星是太阳系九大行星中最大的一个,它的体积可以容纳1300多个地球。它的质量是地球质量的300多倍。把太阳系所有其他行星的质量全加起来还不及木星质量的一半。木星也是夜空中最亮的星之一。

  宇宙中是否存在和地球相类似的行星?我们地球是宇宙独一无二的骄子吗?这是非常深刻的问题。迄今为止没有人给出肯定或者否定的回答。天文学家已经在银河系发现若干和地球相似的表面由岩石构成的行星。它们的质量远远超过地球,也缺乏围绕旋转的类似太阳的星球,而是围绕已经死亡的星体旋转。现在对于这个问题的回答,有了里程碑式进展。科学家在太阳系外部发现了一个和地球非常相似的行星。其行星编号为155,是太阳系外最小的行星。其半径是地球的2倍,质量是地球的7.5倍。距恒星300万千米(0.021天文单位)。这个行星的轨道周期为1.94天。其轨道大小只有太阳系水星轨道的十分之一。这颗新发现的行星所在的星系名为Gliese 876。它围绕一颗名Gliese 876的恒星运行。



  研究组科学家认为,虽然没有直接证据表明这颗行星的表面是由岩石构成,但是从质量的测定排除了它是木星那样的气体构成的行星。数据表明,它很可能是具有镍/铁岩石或者硅覆盖物的地形结构。介于地球陆地结构和天王星/海王星的热化的巨大冰结构之间。它具有稠密的蒸汽云层。

  这项成果是由位于夏威夷莫纳克亚山顶的凯克天文台观测得到的。凯克天文台拥有2台全世界最大的10米光学巨型望远镜。每一台有8层楼高,重350多吨。这次的成功发现也要归功于凯克天文台技术的改进――光谱仪CCD探测器的精确度提高,从3米/秒提高到1米/秒,为今后能够发现银河系内质量和地球相当的行星打下了基础。

  寻找类地行星

  人类从几千年前起,就开始了拓展疆土的努力。

  《山海经》称:"禹使大章步自东极至与西垂,二亿三万三千三百里七十一步;又使竖亥步南极北尽于北垂,二亿三万三千五百里七十五步。"中国人在4000多年前,就已经开始了大规模、有组织的地理测绘和国土资源普查工作,堪称中国的地理大发现。

  从汉代起,中国人的眼光开始瞄准海洋。到了唐、宋以后随着中国造船技术的高度发展,中国和印度、波斯、阿拉伯的商船经常往来于南太平洋和印度洋之间,15世纪初,郑和在不到30年间7次下西洋。对于郑和下西洋,李约瑟博士这样评价:时间最早,规模最大,造船技术航海技术最先进,海上力量最强,超越了当时世界海军总军力。然而,最后的地理大发现,却是由欧洲人完成的。

  15世纪末,由西班牙及葡萄牙发起并完成的地理大发现,将世界版图大幅扩展。随即,"陆权帝国"步入衰亡,"海权殖民帝国"崛起,地球从此成为一个整体。

  上世纪80年代起,地球人的眼睛,开始瞄准太阳系外的行星。从1995年2月开始,"凤凰计划"开始利用澳大利亚新南威尔士的帕克斯64米射电望远镜,观测200光年以内约1000颗邻近的类日恒星,但至今找到的100多颗太阳系外行星,几乎全都是由炽热的气体组成,而不是由岩石和矿物组成的类地球行星。

  2003年12月,英国科学家宣布,在离地球25光年远的恒星"织女星"(Vega)周围,可能环绕着一颗与地球相似的类地行星。

  寻找太阳系外行星最大的困难,就是行星本身不发光,反射的信号极其微弱,恒星的光芒要比它周围的行星亮100万100亿倍,必须屏蔽掉恒星的光亮才能突出行星的特征。美国航空航天局准备多方面解决这个问题。

  在智利拉西拉(La Silla )天文观测台工作的瑞士与法国天文学小组发现了新的类地行星。这颗行星的体积与海王星相当,质量约为地球的十七倍,它与太阳系的距离约为20.5光年。

  该行星在围绕着处于天秤座的G1 581红矮星(G1 581红矮星的质量约是太阳的三分之一)做高速运转。据天文学家们观测,它围绕该红矮星旋转一周只需要五天时间。

  欧洲南方天文观测台的科学家们在向外界宣布这一新发现时表示,他们暂时还没有为该行星找到一个合适的名字。

  天文学家们称,我们所处的银河系中大部分恒星都类似于G1 581红矮星,我们太阳系附近的恒星中有80%都属于这一类型。天文学家们对研究这类非气态的巨大行星很有兴趣。据从事此项研究的法国天文学家哈维尔-德尔佛塞表示:“我们的这一发现说明一些不大的恒星周围也存在着普通的行星。这也给了我们一个启示:红矮星也可以成为我们探寻其它类地行星的一把钥匙”。

  天文学家们还称,在目前已发现的170多颗行星中,只有5颗行星体积小于新发现的这颗行星。天文学家们在观测此行星时使用了HARPS系统和智利北部天文观测台的天文望远镜。

  欧洲天文学家们还解释称,本次发现的这颗行星在距离G1 581红矮星六百万公里的区域内运转,其表面温度约为150摄氏度。作为比较,太阳系内距太阳最近的行星--水星与太阳的距离为五千八百万公里,它围绕太阳旋转一周需要88天。

  野心勃勃的设想

  喷气推进实验室类地行星搜索器(TPF)项目科学家查尔斯·贝克曼2004年4月28日称,美国航空航天局预计在2014年发射一台小型日晷仪,用遮挡恒星光亮的方法来突出行星。到2019年,美国将和欧洲空间局合作,发射自由飞行的干涉仪。这将是一对严格遵守相距一个足球场距离的两台天体望远镜,利用零信号干涉测量法,将两个天体望远镜的信号进行综合,信号峰值与信号波谷相叠加,把明亮的恒星从图像上去除,而围绕恒星旋转的行星所反射的光可以不同的路径通望远镜的光学系统,在图象上留下痕迹。

  就目前观测,太阳系附近3颗恒星,绘架座b星(Beta Pictoris)、天苑四(Epsilon Eridani)和织女星(Vega)都有可能拥有类地行星的另一个太阳系。

  自由飞行的干涉仪、即将发射的斯皮泽太空望远镜和詹姆斯·韦伯太空望远镜,以及开普勒计划中的行星探测太空望远镜,将可以对上千颗遥远的恒星进行扫描,并在临近太阳系的几个恒星周围发现仅比地球大几倍的行星。不过这还不够。

  所有这些仪器,都是为类地行星搜索器(TPF)所做的准备,计划中于2014年发射的TPF-C和2018年发射的TPF-I两个类地行星搜索器,两者的结合将可以把目前哈勃望远镜所达到的分辨率提高100倍,通过红外和可见光波长范围内的联合观测,将具有发现类地行星并探测行星大气中化学成分的能力。如果TPF可以发现类地行星中的生命迹象,美国航空空航天局将在2020年以后申请更强劲的望远镜,以确认和拍摄行星的生命特征。

  有没有小绿人

  在那遥远的地方,我们能找到什么?科罗拉多大学天体生物研究室首席科学家布鲁斯·雅克斯基告诉《t望东方周刊》,要寻找一个可以支持类似地球生命类地行星,液态水或其他形式的液体是基本的条件,像碳、氢、氧、氮、硫、磷、钙、铁等物质,在任何有地质活动的行星上都很容易找到。另一个必要条件是化学不平衡,这种不平衡的存在,以及不断恢复平衡的努力提供了新陈代谢必须的能量。

  有的科学家称,地球生物以碳为基础,而以碳的同族元素硅为基础的生命形式同样有存在的可能。"凤凰计划"资深科学家塞斯·肖斯塔克认为,从硅的外层电子结构上看,确实具备了碳所特有的4个自由电子,但是硅的原子量大,硅-氧共价键比较脆弱,无法像碳一样联合有机大分子,从而无法作为生命的基础。他说,生命是由组织、功能以及精确的复制所构成的,其核心是信息的传递,也不能排除它根据电子的行为,形成其他形式化学机制的可能。

  那么外星人会不会像电影里的一样,长着绿色的皮肤、靠光合作用生存呢,塞斯说,利用皮肤的光合作用,外星人对能量的利用率只达到8%即使是天天暴晒在阳光下,也不能满足自身能量的需要,一天所需要的能量需要3周的时间来储备。因此,外星人不可能靠光合作用生存,还是通过食用绿色植物来获得能量更为直接有效。

  终极突围

  一个包括法国等12国科学家在内的国际研究小组,在26日出版的英国《自然》杂志上报告说,他们利用一种名为引力微透镜的技术,探测到一颗新的类地行星,它是人类在太阳系外迄今发现的质量最小的类地行星。

  在行星或恒星移动到另一个遥远恒星前方时,前方天体有时会像“透镜”一样将后方的遥远天体放大,使其在观测者看来更为明亮,这就是所谓的“引力透镜”效应。科学家近年来利用这种现象开发出新的探测未知行星的技术――引力微透镜技术。

  寻找与地球类似的行星是探索外星生命的重要课题。之前,科学家利用传统探测行星技术,已经发现了170多颗类地行星,但由于技术的限制,当时发现的类地行星往往较大,其中最小的行星质量也大约是地球的7倍。由法国天体物理学研究所的科学家领导的国际研究小组,利用引力微透镜技术,发现了一颗更小的行星。这颗行星名为OGLE-2005-BLG-390Lb,距地球2.8万光年,质量大约是地球的5.5倍。

  科学家说,新发现的行星围绕一颗褐矮星运行,两者间的距离大约是日地距离的2.6倍。但是,由于该褐矮星的辐射能量很低,因此行星表面的温度大约只有零下220摄氏度,绝对不适合生命存在。

  科学家希望,将来可以利用引力微透镜技术,探测到更多质量较小的类地行星。

  可能有水温度也适宜人类居住

  4月24日(周二),由11名欧洲天文学家组成的观测小组第一次在太阳系外发现了一颗可能适宜人类居住的行星。这颗行星具有和地球类似的温度。科学家形容此次发现是“搜寻宇宙中生命”的一大步。

  符合人类居住标准

  位于智利的欧洲南方天文台发现了这颗行星。这颗行星的大小合适,可能有液态的水。从银河的概念上来看,它距离地球相对较近,有12万亿英里远。不过行星围绕的恒星是一颗“红矮星”,比太阳要小、暗以及冷很多。

  目前,这颗新发现的行星还有很多未知的地方,尽管如此,这是第一次有太阳系外的行星符合天文学家对适合人类居住行星的要求:大小相对类似地球,温度允许液态水的存在。

  这一发现的结果还没有公开发表,不过已经递交给了《天文和天体物理学》杂志。

  打开更多发现之门

  天文台的科学家观测发现,这颗行星围绕一颗红矮星Gliese581运行。红矮星是一种低能量的,较小的恒星。红矮星发射暗弱的红光,比太阳持续存在的时间长。

  这颗新发现的行星被命名为“581c”。此次发现肯定会引发对围绕类似暗弱恒星的行星的研究。地球附近大约80%的恒星都是红矮星。

  “581c”的重量大约比地球重5倍。发现“581c”的科学家还不肯定,它是像地球一样的岩石行星,还是表面存在液态水的“大冰球”。如果它像地球一样由岩石组成,它的直径大约比地球大1.5倍。如果是一个“大冰球”,直径可能会更大。

  根据理论,“581c”应该有大气层。不过大气层的组成部分还是一个谜。如果大气层太厚的话,行星的表面温度就会太高。

  还可能有液态水

  不过科学家相信,“581c”的平均温度在32到104度之间。这一发现引发天文学家庆祝。

  到目前为止,天文学家发现的所有220颗太阳系外行星要么太热,要么太冷,要么太大,以至于不适宜居住。而新发现的“581c”看起来正合适。

  美国宇航局的宇宙生物学专家克里斯·麦克凯说:“这可能非常重要。这不意味着那里有生命;但是说明,按照可能的居住适宜性判断,它是一颗和地球类似的行星。”

  另外一名天文学家假设,除了具有合适的温度,新发现的行星也可能充满液态水。不过那并非基于任何证据,而是基于行星形成的理论。

  另外一些天文学家谨慎表示,现在说“581c”上有没有水还太早。

  一年只有13天

  新行星所在的星系距离地球只有20.5光年,星系中的恒星Gliese581也是距离地球最近的100颗恒星之一。

  对每一个想前往“581c”行星的人来说,他们都必须知道,坐在那颗行星上会更重;而且他们的年龄也会增加得更快,因为“581c”环绕恒星公转一圈只要13天。

  “581c”上的重力加速度是地球上的1.6倍,所以你会感觉自己的体重增加了0.6倍。

  “581c”离它环绕的恒星的距离要比地球离太阳的距离近14倍。从“581c”上看,恒星在天空中的大小要比我们在地球上看到的月亮大20倍。而且“581c”很可能不会自转,这样它的一半一直是白天,另一半一直是黑夜。

(责任编辑:马丽)
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