尋找具備輕度二氧化碳大氣層的系外行星,可能是確定外星海洋和外星生命的新方法
15 次觀看·2024年1月8日
你是否曾经仰望星空,想象着遥远的星球上是否有生命的存在?如果有的话,它们是什么样子的?是和我们一样的碳基生命,还是有着完全不同的形式和结构?
要回答这些问题,我们首先需要找到可能存在生命的星球。而要做到这一点,我们就需要在系外行星上寻找液态水。
系外行星是指绕着太阳以外的恒星运行的行星,也叫做太阳系外行星。根据它们的大小和质量,系外行星可以分为不同的类型,比如类木行星、类地行星、超级地球、迷你海王星等。其中,类地行星是和地球类似的行星,有可能有适合生命存在的条件。
寻找系外行星是人类探索宇宙的重要目标之一,它可以帮助我们了解太阳系的起源和演化,以及地球在宇宙中的地位和特殊性。同时,寻找系外行星也可以让我们寻找到可能存在生命的世界,或者适合人类居住的星球,为人类的未来开拓新的可能性。
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你是否曾經仰望星空
想象着遙遠的星球上是否有生命的存在
如果有的話
它們是什麼樣子的
是和我們一樣的探積生命
還是有着完全不同的形式和結構
要回答這些問題
我們首先需要找到可能存在生命的星球
而要做到這一點
我們就需要在系外行星上尋找液態水
系外行星是指繞着太陽以外的恆星運行的行星
也叫做太陽系外行星
根據它們的大小和質量
系外行星可以分爲不同的類型
比如類木行星
類地行星
超級地球
迷你海王星等
其中類地行星是和地球類似的行星
有可能有適合生命存在的條件
尋找系外行星是人類探索宇宙的重要目標之一
它可以幫助我們瞭解太陽系的起源和演化
以及地球在宇宙中的地位和特殊性
同時尋找系外行星
也可以讓我們尋找到可能存在生命的世界
或者適合人類居住的星球
爲人類的未來開拓新的可能性
自從1992年首次發現系外行星以來
人類已經探測到了大約5000個系外行星
其中有些被認爲是類地行星
這些系外行星的發現
主要依靠了兩種方法
一是靈日法
當一個行星從它的恆星前面經過時
它會遮擋恆星的一部分光
導致恆星的亮度發生週期性的變化
通過觀測這種變化
我們可以推斷出行星的存在
大小和軌道
還一個是鏡像速度法
當一個行星繞着它的恆星運行時
它會對恆星產生一定的引力
使恆星在空間中也有微小的擺動
這種擺動會導致恆星的光譜發生紅移或藍移
通過觀測這種變化
我們可以推斷出行星的存在
質量和軌道
但是要在這些行星上尋找液態水是非常困難的
因爲它們距離我們太遠
我們無法直接觀測它們的表面
我們能做的最好的事情
就是通過望遠鏡來分析它們的大氣層
看看是否有水的痕跡
並判斷它們是否處於是一液態水存在的溫度範圍內
這就是我們常說的宜居區
也就是距離恆星適中的區域
既不會太熱也不會太冷
有可能有一液態水的存在
然而這種方法並不是很有效
因爲水的信號很微弱
而且容易受到地球大氣層的干擾
那麼有沒有更好的方法呢
科學家們最近提出了一個新的策略
它可能會增加我們尋找外星海洋和外星生命的成功率
這項新的研究發表在《自然天文學》雜誌上
研究人員提出了一個假設
如果一個系外行星的大氣層裏的二氧化碳
比它周圍的行星少
那麼它的表面可能有很多水
甚至有生命的存在
這個假設的依據是地球的歷史
我們知道地球的大氣層以前主要是二氧化碳
但後來碳溶到了海里
讓地球能夠孕育生命
一直持續了40億年左右
碳溶到海里之後
地殼的板塊運動就會把它固定住
形成一個有效的碳匯
這也是爲什麼地球的二氧化碳水平
比我們的鄰居低得多的原因之一
地球的大氣層只有大約0.04%的二氧化碳
而金星和火星的大氣層
都有超過95%的二氧化碳
如果科學家們在一個系外行星上
發現了類似的低碳大氣層
它可能意味着有着像我們一樣的廣闊的海洋
研究人員說
尋找二氧化碳比尋找液態水更容易
二氧化碳很容易吸收紅外線
所以它會發出一個很強的信號
科學家們可以探測到
使用現有的望遠鏡
比如詹姆斯·韋伯太空望遠鏡
也可以用這種方法
JWST是一臺將於2024年發射的太空望遠鏡
它將能夠觀測到更多的系外行星的大氣層
甚至可能發現一些生命的跡象
地面觀測也是可行的
因爲二氧化碳的波長
不會受到地球大氣層的干擾
而其它波長的信號
就會被地球大氣層部分吸收
這是一種很好的方法
而且它也不需要花費太多的望遠鏡時間
這對我們的研究領域來說非常寶貴
英國萊斯特大學物理和天文學學院的講師
Sarah Caswell說
她沒有參與這項研究
還有一種可能讓大氣層裏的碳變少的情況
就是有生命的存在
地球上的生命通過光合作用和製造貝殼來吸收碳
大約20%的碳是被生物過程消耗的
這也是地球上的一個獨特現象
因爲其它的行星上沒有這樣的生命活動
因此如果我們在一個系外行星上發現了低碳大氣層
它可能不僅說明了有液態水
而且還暗示了有生命的存在
雖然一開始大家都很有希望
但我們的大部分同事最後都認爲
像JWST這樣的大型望遠鏡
也無法探測到系外行星上的生命
我們的工作帶來了新的希望
研究的共同領導者
麻省理工學院的行星科學助理教授
通過利用二氧化碳的特徵
我們不僅可以推斷出遙遠行星上有沒有液態水
而且還提供了一種識別生命本身的方法
The Wit說
雖然這種方法在原理上是可行的
但實際操作上可能還有障礙
因爲我們還不清楚
有多少類地系外行星有大氣層
找到一個適合測試這一點的系統
可能會比我們之前想的更難
Casewell告訴記者
但是隨着我們不斷髮現更多的系外行星
也會發現更多的大氣層
而這種方法可能有助於判斷它們是否能夠孕育生命
在尋找系外行星的過程中
科學家們也發現了一些有趣的情況
有些科學家認爲
太陽系可能還有一個未被發現的大行星
它的質量是地球的十倍
繞着太陽運行的週期是一萬五千年
這個行星可能是太陽系的第九大行星
也被稱爲行星九
它的存在可以解釋一些太陽系邊緣的天體的異常運動
但目前還沒有直接的證據證明它的存在
科學家們在距離我們184光年的地方
發現了一個和太陽系非常相似的行星系統
它有八個行星
其中一個是內地行星
繞着一顆和太陽類似的恆星運行
這個行星系統被稱爲開普勒九零
它是目前已知的最像太陽系的行星系統
也是唯一一個和太陽系一樣
有八個行星的行星系統
在距離我們40光年的地方
發現了一個由碳和氧組成的行星
它的質量是地球的八倍
表面溫度高達2000攝氏度
這個行星被稱爲55CANC2IE
它的內部可能有大量的鑽石
甚至可能有一個鑽石的核心
這個行星的價值可能高達數千億美元
但它的環境也非常惡劣
不適合生命存在
在距離我們4000光年的地方
發現了一個被恆星吞噬的行星
它的質量是木星的一半
繞着一顆白矮星運行
這個行星被稱爲WD1856B
它是目前已知的最接近白矮星的行星
它的軌道週期只有34小時
這個行星被認爲是一個殭屍行星
因爲它在白矮星形成的過程中倖存下來
但卻失去了大部分的物質和能量
尋找系外行星是一個充滿挑戰和驚喜的領域
它可以讓我們對宇宙有更深刻的認識
也可以讓我們對生命有更廣闊的想象
隨着科技的進步和探索的深入
我們可能會發現更多的系外行星
也可能會發現更多的液態水和生命的跡象
或許有一天我們會真正遇到外星的朋友
和他們分享我們的故事和知識
也聽聽他們的故事和知識
那將是一個多麼美好的時刻啊

