又发现了一个，也许吧。天文学家表示，他们发现了第二个可能的系外卫星候选者，它围绕着一个距离地球近 6,000 光年的世界运行。这颗卫星名为开普勒-1708 b-i，似乎是一个以气体为主的天体，略小于海王星，围绕着一颗类似太阳的恒星周围的一颗木星大小的行星运行——这是一种不寻常但并非完全史无前例的行星-卫星配置。这项发现发表在《自然·天文学》杂志上。证实或驳斥这一结果可能无法立即实现，但考虑到我们的星系内外卫星的预期丰度，这可能进一步预示着一个激动人心的新系外天文学时代的初步开端——一个不仅关注外星行星，而且关注围绕它们运行的天然卫星以及其中生命的可能性。
在我们的太阳系中有 200 多颗卫星，它们拥有令人印象深刻的各种变化。土星的卫星泰坦拥有浓厚的大气层和寒冷的碳氢化合物海洋，可能类似于早期的地球。木星的木卫二等冰卫星是隐藏着地下海洋的冰球，它们可能是生命产生的理想栖息地。还有一些卫星，例如我们自己的月球，显然是贫瘠的荒地，但在其阴影笼罩的陨石坑和迷宫般的地下隧道网络中可能存在水冰。然而，这些世界之间一个重要的共同特征是它们的存在：我们太阳系八大行星中的六颗都有卫星。逻辑表明，其他地方也应该如此。“卫星很常见，”加州理工学院的杰西·克里斯蒂安森说。“在我们的太阳系中，几乎所有东西都有卫星。我非常有信心，卫星在银河系中无处不在。”
唯一的问题是找到它们。我们可以通过多种方式寻找系外行星，例如，通过监视它们在恒星前方移动时产生的光线下降，这种现象被称为凌星，或者获得它们对宿主恒星引力牵引的明显迹象。然而，寻找系外卫星要困难得多，因为系外卫星本质上比它们环绕的行星小得多。“它们太小了，”克里斯蒂安森说。迄今为止，只发现了一个真正可能的候选者：开普勒-1625 b-i，一个据称海王星大小的世界，围绕着一颗木星大小的系外行星运行，距离地球约 8,000 光年，于 2018 年 10 月报告。但即使是这个更庞大的世界的存在也受到了随后的分析的质疑。
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开普勒-1708 b-i 的存在最初在 2018 年被暗示，当时哥伦比亚大学的大卫·基平（也是开普勒-1625 b-i 的发现者之一）和他的同事们检查了档案数据。该团队分析了 NASA 开普勒太空望远镜对 70 颗所谓的冷巨星——气体巨星，如木星和土星，它们在距离恒星相对较远的地方运行，一年由 400 多个地球日组成——的凌星数据。该团队寻找环绕这些世界运行的凌星系外卫星的迹象，寻找来自任何阴影笼罩的月球伴星的额外光线下降。然后，研究人员在接下来的几年里淘汰了他们的心头好，逐一审查潜在的系外卫星候选者，并发现每个候选者都可以用其他现象更好地解释——只有一个例外：开普勒-1708 b-i。“这是一个我们无法淘汰的卫星候选者，”基平说。“四年来，我们一直试图证明这东西是假的。它通过了我们能想到的每一项测试。”
相关的较小的额外光线下降的幅度表明存在一颗大约是地球 2.6 倍大小的卫星。凌星方法的性质意味着只能直接收集世界半径，而不能收集质量。但这个卫星的大小表明它是一种气体巨星。“它可能属于‘迷你海王星’类别，”基平说，他指的是一种在我们太阳系中不存在，但在其他恒星周围大量存在的行星类型。这颗假定的迷你海王星卫星环绕的行星，即木星大小的开普勒-1708 b，每 737 天绕其恒星运行一周，距离为地球和太阳之间距离的 1.6 倍。假设该候选者确实是一颗卫星，它将每 4.6 个地球日绕行星运行一周，距离超过 740,000 公里——几乎是我们自己的月球绕地球轨道距离的两倍。在对 70 颗冷巨星的分析中只出现这一个候选者可能表明，大型气体卫星在宇宙中“不是很常见”，克里斯蒂安森说。
与它的宿主行星相比，这颗系外卫星显然很大的尺寸“令人惊讶”，基平说，但并非完全出乎意料：开普勒-1625 b，即之前的系外卫星候选者开普勒-1625 b-i 据称环绕的行星，似乎具有相似的，如果略大的配置。如果这两颗卫星都真实存在，那可能告诉我们一些关于星系中可能的行星-卫星配置的非常有趣的事情，即巨行星可能容纳同样巨大的卫星。这本身就引发了关于这些世界起源的问题。如此大的卫星不太可能直接在行星周围的轨道上形成，行星更可能扫除任何潜在的卫星诞生物质，这表明另一种起源故事更有可能。
“一种情景是，这颗卫星在行星系统形成时被行星捕获了，”克里斯蒂安森说。“早期的行星系统是非常暴力、混乱的地方。我们在我们自己的太阳系中看到了捕获的例子：例如，海卫一，海王星的卫星之一。我们认为那是被捕获的。所以我们知道这种情况会发生；我们只是没有将其放大到木星大小的行星可以捕获海王星大小的卫星的想法。”
然而，并非所有人都相信这颗卫星的所谓存在。德国哥廷根马克斯·普朗克太阳系研究所的勒内·海勒表示，他不确定该团队看到的凌星信号是否是卫星的结果。“它没有说服我，”他说。相反，海勒补充说，光线下降可能仅仅是恒星自然变化的结果，例如我们在我们自己的太阳上看到的太阳黑子，在行星凌星的同时穿过其表面。基平和他的团队表示，就他们而言，他们已经排除了这种可能性，因为据称由卫星引起的光线下降在行星开始从恒星前方经过之前就开始了。
德国海德堡马克斯·普朗克天文研究所的劳拉·克雷德伯格表示，她“不会称之为板上钉钉”，但这个结果“绝对值得跟进”，以尝试再次看到这颗假定的卫星的凌星。然而，我们无法立即做到这一点。考虑到行星的漫长轨道，它及其可能的卫星直到 2023 年才会再次凌星，基平说，这意味着我们将不得不等到那时才能尝试再次监视这颗系外卫星。如果系外卫星真的存在，那么 2021 年 12 月发射的詹姆斯·韦伯太空望远镜 (JWST) 应该能够几乎立即证实或驳斥它的存在。“对于韦伯来说，这将是小菜一碟，”基平说。“它可以找到比木星周围的木卫二更小的卫星。它是一架极其强大的望远镜。”
这本身就提出了一个令人兴奋的可能性：JWST 可以用于进行某种调查以寻找系外卫星。就像它的前辈哈勃太空望远镜在系外行星科学领域取得了巨大进步一样，JWST 可能会因其对系外卫星的贡献而被定义。“我的团队现在正在规划韦伯的系外卫星调查的战略布局，”基平说。“这将是人类历史上第一次有可能做到这一点。我对未来感到非常兴奋。”
这样做的原因有很多。一旦我们开始大量发现系外卫星，我们将开始真正掌握它们的可变性和重要性。例如，我们自己的月球的潮汐可能在地球的宜居性中发挥了作用，导致了潮汐池中生命的进化。对系外卫星的研究也可能告诉我们更多关于行星形成过程的信息。“如果我们想全面了解行星形成是如何运作的，我们需要了解卫星，”克雷德伯格说。还有另一个更简单的研究原因：“卫星很酷。”
系外卫星本身也可能代表寻找生命的主要目标。考虑到它们的大小似乎从小到地球大小甚至更大不等，有理由假设一些岩石系外卫星可能在恒星宜居带内的气体巨行星轨道上运行，那里可能存在液态水。“这是科幻小说可能先于科学事实的情况之一，”克里斯蒂安森说。“你有电影《阿凡达》中围绕气体巨星运行的宜居卫星的例子。在《星球大战》中，你有围绕气体巨星运行的宜居卫星。从技术上讲，你可以在气体巨星周围创造一块岩石，使其具有来自太阳的平均辐射，从而使其表面可能存在液态水。”
然而，也存在复杂情况。一颗围绕巨行星运行的卫星会受到来自那个更大世界的相当大的引力和拉力，这在极端情况下——例如木星的卫星木卫一的情况——可能导致强烈的火山活动。来自木星等气体巨星的辐射也可能是致命的。这样的系统可能具有特殊的特征。“如果你排列正确，你将拥有来自自转的昼夜，以及来自行星背后的额外昼夜循环，”克里斯蒂安森说。“几乎可以肯定，气体巨星周围有温度合适的岩石。它们是否宜居是一个悬而未决的问题，也是许多人感到兴奋的事情。”