回覆列表
  • 1 # 哲學詩畫

    葛利斯581(GIi ese581)是一顆紅矮星,位於天秤座,距地球約20.5光年,質量僅為太陽的三分之一,釋放的光也比太陽弱得多。近幾年來,這顆昏暗的恆星受到天文學家們的高度關注,因為人們在它的周圍先後發現了好幾顆行星。今年4月21日,瑞士日內瓦大學的邁克·馬約爾等人宣佈說,他們在葛利斯581周圍又發現了一顆新的行星——葛利斯581e,它的質量僅為地球質量的1.9倍,是目前為止天文學家發現的與地球大小最近似的一顆系外行星。更令人振奮的是,他們還宣佈說,2007年發現的行星葛利斯581d是一顆處於“可居住帶”內的行星。

    宇宙也有“宜居”處

    如果地球上的某個地方氣候宜人,山清水秀,那會是一個人類的宜居之地。宇宙中也有這樣“適宜居住”的地方。在那裡,行星表面的溫度既不太高,也不太低,所以水可以呈現液態,不會蒸發殆盡,也不會始終凝固不化。

    以前的探測結果是,葛利斯581d的公轉週期為83天,由於距它的恆星太遠,被認為其表面難以形成液體水,但新發現修正了這個資料,顯示其公轉週期為66.8天,這表明它的距離實際上離恆星要近一些,大約為地球和太陽距離的四分之一。在這個距離上,葛利斯581能夠給它的行星更多的熱量,從而使葛利斯581d上有可能形成液態水。

    科學家們對這次新發現高度重視,因為迄今為止,人們雖然在太陽系外發現了大約350顆系外行星,但絕大多數都是體積巨大、軌道怪異的巨行星,其中的所謂“類地行星”也是要麼寒無比,要麼炎熱異常,要指望在這樣的星球上發現生命是難以想象的。馬約爾等人的發現是人類尋找系外行星的重要一步,表明“適宜居住”的系外行星能夠在宇宙中自然形成並且可能數量可觀,因此,尋找這樣的“類地行星”並非是遙不可及的事情了。

    葛利斯581e的公轉週期只有3天多一點,離它的恆星太近,所以表面的溫度很高,不可能存在生命。它的非凡意義在於它的質量非常接近於地球,這說明人類發現類似地球大小的系外行星的技術已經日趨成熟。就在不久以前,人們發現的系外行星,其質量多比葛利斯581e大得多,例如葛利斯581b的質量是地球的16倍,葛利斯581c的質量是地球的5倍。2008年6月,瑞士日內瓦天文臺的科學家宣佈他們發現了5顆系外行星,其中3顆的質量分別是地球的4.2倍、6.9倍和9.4倍。天文學家們把遠大於地球但小於地球10倍質量的岩石行星稱為“超地球行星”。人類目前正處在發現“超地球行星”的階段,在這一階段上,發現像木星這樣的大行星已經不在話下,但離發現地球大小的行星還有些距離。

    葛利斯581e質量不到地球兩倍,它的發現是天文探測技術精度大幅度提高的結果,而由於“科羅”和“開普勒”空間望遠鏡的升空,人們已經可以用更先進的“凌星”法尋找系外行星了,所以現在看來,找到接近地球大小的系外行星就更加可以期待了。

    尋找“類地行星”

    加利福尼亞大學的傑夫·馬爾西是尋找系外行星的“高手”,他深知尋找系外行星的艱難,特別是質量與地球相差不大的小型“類地行星”。20多年前,這位天文學家用了8年時間搜尋星空,他希望透過觀測恆星的“搖擺”尋找到一顆系外行星。由於行星不發光,又處在恆星光芒的掩映之中,所以用當時的望遠鏡無法從地球上直接看到系外行星,天文學家們只能透過間接的方法尋找它們。他們觀測恆星的運動,假若一顆恆星出現一種週而復始的“搖擺”,那麼這顆恆星的周圍就有可能存在著行星,因為“搖擺”很可能是由行星的引力造成的。1995年,馬爾西和保羅·巴特勒找到了兩顆系外行星,分別是大熊座47b和室女座70b,但他們並不是第一個發現系外行星的人,就在他們發現了這兩顆系外行星的前兩個星期,瑞士日內瓦天文臺的兩位天文學家邁克·馬約爾和戴迪爾·奎洛茲在飛馬座51周圍發現了飛馬座51b,它是人類發現的第一顆系外行星。

    系外行星相距我們十分遙遠,又處在恆星的光芒之下,所以發現它們實屬不易。天文學家們打比方說,發現系外行星就好比在幾千米開外去尋找一隻在探照燈邊飛翔的螢火蟲一樣,其難度是可想而知的。好在近幾年來,新技術層出不窮。2005年8月,天文學家透過“引力微透鏡”技術發現了一顆質量為地球5.5倍的系外行星,它也是當時發現的最小的系外“類地行星”。這顆星的“太陽”也是一顆紅矮星。由於這顆紅矮星非常暗淡,導致其行星表面溫度可能低至零下220攝氏度,所以存在生命的可能性幾乎沒有。

    “引力微透鏡”是一種尋找系外行星的新方法,適用於尋找較小的行星,其原理是根據天體引力使光線彎曲而形成的所謂“引力透鏡”的放大效應來發現系外行星。2008年6月2日,科學家用“引力微透鏡”方法又發現了一顆質量為地球3.3倍的系外行星。這是科學家運用這種技術發現的第七顆系外行星。

    2009年2月,歐洲空間局宣佈說,“科羅”衛星發現了一顆直徑小於兩倍地球的系外行星,他們將這顆星命名為COROT-Exo-7b,這是人們採用“凌星”法發現的最接近於地球大小的系外行星,“凌星”法的工作原理是捕捉行星經過恆星表面時恆星光度的微弱變化。科學家們推測,COROT-Exo-7b有可能擁有類似地球的岩石結構,表面非常熱,雖然不會有生命,但在物質結構上很像地球,是一顆類似地球大小的“類地行星”,這表明,宇宙中類似地球大小的岩石行星是存在的,而且已經能夠為我們所找到了。

    是奇蹟還是常態

    實際上,迄今發現的所謂“類地行星”都並不是嚴格地類同於地球,儘管它們中的一些可以勉強被稱為“類似地球大小的岩石行星”,但其上的環境不是太冷就是太熱,即便是葛利斯581d這顆被認為可能存在液態水的行星也並不是那樣“適於居住”。它的質量是地球質量的7倍,這樣大的質量很難形成類似地球這樣的岩石表面,當然,它也不可能是像木星那樣的氣態巨行星,因為要形成這種行星,它的質量又太小了,所以科學家們推測,葛利斯581d很可能類似於天王星或海王星,它的表面覆蓋著冰冷的海洋、氨和甲烷。

    儘管由於技術的進步,今天我們已經能夠越來越頻繁地發現“類地行星”了,但老實說,要真正找到一顆完全意義上的“類似地球”的行星恐怕還是非常困難的。許多科學家充分意識到了這一點,他們堅持認為,我們的地球即使在宇宙中不是唯一,也堪稱奇蹟。這是因為,在宇宙中要形成一個“地球”,必須在包括溫度、質量、距離、軌道型別、物質組成等所有方面都處在“恰到好處”的狀態上,稍有差錯便難以形成真正的“地球”。而且,上述所有這些“恰到好處”的因素都必須在相當長的時間裡保持不變,只有這樣,生命才能得到充足的時間從低階向高階進化和發展。至於智慧生命的產生,那當然就更堪稱奇蹟中的奇蹟了。

    想想這些“恰到好處”的因素都是在偶然中無一例外地湊在一起的,哪怕有一個因素出了問題,地球就會遭到類似生物大滅絕這樣的滅頂之災,我們便可以知道,要在茫茫宇宙中找到另一個“地球”是多麼困難了,從這個意義上說,我們的地球真可謂集宇宙之萬千恩寵於一身,是大自然真正的幸運兒。

    不過宇宙中畢竟產生了一個地球,既然產生一個地球,那麼第二個、第三個乃至於第無數個難道就不能產生嗎?持有這種觀點的人認為,宇宙既然如此遼闊,我們就不能認為在茫茫宇宙中的另一些地方沒有形成其他“地球”的“恰到好處”的環境。從理論上說,這也是沒有錯的。

    目前,不少科學家似乎有了一個共識,那就是,宇宙中的低階生命也許是常見的,但智慧生命恐怕極為稀少,因為低階的生命,如微生物等能在嚴酷的環境中生存,但高階生命,尤其是智慧生命則需要極舒適的環境和長時間的進化,能在環境的舒適性和穩定性上滿足高階生命存在的星球恐怕不會太多。

    “達爾文”計劃

    儘管今天的望遠鏡已能直接拍攝到了系外行星圍繞它們的恆星執行的圖景,但那些行星還是很大,比木星大得多,而且離它們的“太陽”很遠,最近的為24個天文單位,晟遠的為119個天文單位,而要用望遠鏡直接為一顆和地球一般大小,且距中心恆星的距離又與地球相近的“類地行星”成像,則要求望遠鏡在同等條件下能看到比現在成像的行星小3000倍的物體,而且不會因恆星光線的掩蓋而看不到它們,要做到這一點,即使動用目前世界第一巨鏡——坐落於西班牙加那利群島上的10.4米口徑的大型望遠鏡也望塵莫及。

    不過,下一代巨鏡會做得更好。今天,許多計劃已經在科學家們的頭腦中形成,有些正在實施和即將實施。“類地行星搜尋者”是美國宇航局計劃於2014年發射的尋找“類地行星”的探測器,它由兩臺望遠鏡組成,其解析度是哈勃望遠鏡的100倍,可在紅外和可見光波段上搜索“類地行星”,並具備觀測行星大氣的能力。然而由於資金的原因,這個計劃被擱置了下來,與之關係密切的“SIM行星搜尋”專案也被同時推遲。但歐洲空間局的“達爾文”計劃則預計於2015年實施,美國宇航局很有可能與歐洲聯手推行“達爾文”計劃。“達爾文”包括4-5艘探測器,其中3-4艘探測器上裝有口徑3-4米的太空望遠鏡,它們組合起來等同於一架巨型望遠鏡。科學家預計,“達爾文”不僅能發現地球一般大小的行星,而且還能對它們直接成像,並分析它們的大氣中是否包含支援生命存在的化合物,包括水、甲烷和氧氣等。

    葛利斯581離地球並不遠,距地球只有20.5光年,但它還不是離我們最近的恆星。離我們最近的恆星是半人馬座阿爾發星,距我們只有4.37光年,在宇宙中,這個距離堪稱“近若比鄰”,但這個距離卻是地球和太陽距離的27.6萬倍。假若以現在的技術,讓一艘航天器前往半人馬座阿爾發星,它要在路途上航行十幾萬年。

    由此看來,人類花巨資去探測那些動輒幾十光年開外的星球實在並不是為了到那裡去,至少這種事在相當長的歷史階段里根本做不到。自哥白尼將地球的宇宙中心地位否定之後,人類一直在思考地球、生命和宇宙之間的關係。我們是唯一的智慧生命嗎?地球是獨一無二的嗎?我們在宇宙中究竟是一種怎樣的存在呢?人類渴望獲得答案,於是謀求對宇宙擁有更多的認識。認識宇宙就是認識我們自己,認識系外行星更有助於認識我們自己的星球。是人類的求知慾和追求真理的本能引領我們不停探索,永不言棄。

  • 中秋節和大豐收的關聯?
  • 兒歌嘟嘟嘟的那首歌叫什麼?