发现太阳系之外的行星早就不是什么新奇的事情了,但NASA还是吊足了媒体的胃口,在美国东部时间2月22日下午1点举办了一次发布会。NASA宣布他们发现了一个全新的世界。
在距离我们40光年之外,有一颗昏暗、矮小的恒星,名为TRAPPIST-1。通过对星光长时间的观测,我们就可以知道是否有围绕着它旋转的行星经过,遮挡住它的一小部分光芒。这种探测行星的方法叫凌日法。
要知道,行星运行的轨道能够通过凌日法观测到的并不多,而且在恒星系统中包含了类似地球的岩石行星(类地行星)更是少之又少,更不用提这些类地行星正好位于合适的地点可以维持液态水的存在。但科学家惊喜地发现,这颗恒星包含了七颗绕着它旋转的行星。不仅如此,其中有三颗适合生命的生存。
一个适合生命繁衍的星球至少要满足几个条件(以地球为参考标准):在离恒星恰当的位置上,有合适的质量,有合适的大气层,表面需要有足够量的液态水。
其实,恒星TRAPPIST-1本身就很容易被忽略,因为它很昏暗,是一颗温度极低的矮星。它的质量只有太阳的8%,这大约是木星质量的84倍。但是,恒星越小,行星越容易被发现,因为恒星亮度下降的程度与行星和恒星的面积比成正比。
此外,TRAPPIST-1辐射出的能量也只有太阳的0.05%,这就意味着如果行星上面存在液态水,那它们的轨道必定离母星很近。多近?如果把它们搬到太阳系来,它们都在离太阳最近的水星的轨道内。
从下面这张图,我们可以清晰的看到TRAPPIST-1、太阳系和木星系统之间的结构比较。
那我们是如何得知这些行星的大小的?其实很简单,当行星经过恒星前方时,通过它遮挡住了多少亮度就可以推测出行星的大小了。原理很简单,但实际操作是很复杂的,因为导致恒星变昏暗的因素不只是行星经过,比如还有恒星黑子和恒星活动。
为了确定亮度的变化的确是经过的行星造成的,天文学家需要长时间的观测,确定亮度的变化模式是否是有规律的。观测到的凌日现象越多,天文学家就越有信心确定我们发现了行星!
一旦确定了发现的是行星,从亮度的变化就可以推算出这些行星的大小。令人惊奇的是,每一个行星都跟地球的大小类似。这个大小正好足以维持一个厚重大气层,但又足够小可以成为岩石行星。
不像太阳系中的世界,由于这些行星离母星很近,应该都被潮汐锁定了。这意味着这些行星的一侧永远是白天,另一侧则永远处于无尽的黑夜之中。
在过去,我们已经发现的恒星质量大几乎都比TRAPPIST-1大,而在那些恒星系统找到的行星要么比地球小,要么比地球大。这次我们居然在同一个系统发现了七颗行星,而且都跟地球的大小差不多,这是非常令人惊喜的。
这绝对是个破纪录的系统,不仅是拥有最多类地行星的系统,而且适合宜居的行星也最多。
虽然发现七颗行星是件非凡的成就,但整个故事最有意思的部分还等待着被谱写。随着望远镜越来越庞大和精密,使得我们最终能够分析这些星球的大气层的光谱,寻找水和生命的踪迹。
我们为什么要不断地在寻找系外行星?其实是在寻找一个答案。在宇宙中,我们是孤独的吗?对于这个问题,有乐观派的,有悲观派的,只能够等待时间来告诉我们答案。而这次的发现至少帮助我们迈前了一小步。
现在我们知道,宇宙中或许有三种不同的环境可以孕育出生命。一种是类地行星,位于恒星的宜居地带,靠着太阳光供给能量;一种是像欧罗巴(木卫二)那样,靠潮汐力或地核放射性衰变产的能量,在冰壳下维持温暖的海洋;而第三种则是我们刚发现的这些行星,被潮汐锁定,生命或许能够在白天和黑夜之间演化。或许还有更多种不同的情况......或许生命比我们想象的更普遍?
最后,试想一下,在最新发现的三个宜居行星中,同时都发展出了生命。经过了数亿年的时间,他们按照各自的步伐演化出了智慧生命。终于有一天,其中一个星球上有个也叫伽利略的人发明了望远镜,当他把望远镜瞄准邻近的恒星时,意外地发现其它两颗星球上居然有人不停地朝他挥手......