附近类地行星可能存在水

美国宇航局哈勃太空望远镜的数据表明,TRAPPIST-1星系的一些行星可能适宜居住

这幅艺术家印象图展示了从TRAPPIST-1系统中七颗类地行星之一的表面看到的景象,TRAPPIST-1系统是一颗超冷红矮星,距离地球约40光年。来自哈勃太空望远镜的新数据表明,其中一些世界可能蕴藏液态水。

距离地球约39光年,昏暗的红星TRAPPIST-1拥有创纪录的七颗类地行星。现在,天文学家使用哈勃太空望远镜发现了暗示,表明其中一些行星可能拥有水,这表明它们可能适合我们所知的生命存在。

TRAPPIST-1位于宝瓶座,比我们的太阳暗淡2000倍,温度不到太阳的一半,直径仅略大于木星。它是一颗“超冷M矮星”,这种恒星约占我们太阳系附近恒星的15%。

2017年2月,天文学家使用位于智利的TRAPPIST(凌星行星和小行星小型望远镜)望远镜发现,TRAPPIST-1拥有迄今为止在单个行星系统中发现的最多数量的类地世界。这些行星中至少有三颗位于该恒星的宜居带,即所谓的“金发姑娘带”,该区域的温度可能恰到好处,足以让液态水在河流中流动,并在湖泊、海洋中汇集。由于地球上几乎所有有水的地方都有生命,这些发现提高了TRAPPIST-1的类地行星可能支持生命的可能性。


支持科学新闻事业

如果您喜欢这篇文章,请考虑通过以下方式支持我们屡获殊荣的新闻事业 订阅。通过购买订阅,您正在帮助确保未来能够继续讲述关于塑造我们当今世界的发现和想法的具有影响力的故事。


然而,仅仅因为一颗类地行星位于恒星的宜居带内,并不意味着它实际上就适合居住。决定这些世界是否可以支持生命的一个关键因素是它们接收到多少紫外线,因为紫外线会破坏水和有机分子。

科学家们使用哈勃太空望远镜测量了TRAPPIST-1发出的紫外线量,并估计了该系统中每颗行星接收到的紫外线量。当最初发现这七个世界时,为了给其他可能的名称占位,按照发现顺序为每个世界分配了一个字母,最内侧的行星从“b”开始,最外侧的行星到“h”。行星e、f和g都位于TRAPPIST-1假定的宜居带内。

较低能量的紫外线可以将水分子分解成它们的原子成分,氢和氧,而较高能量的紫外线可以加热行星的上层大气,使氢和氧逃逸到外太空。此外,特别是靠近恒星的行星可能会遭受与金星相同的命运——强烈的星光可以将它们所有的水变成蒸汽,蒸汽是一种强效的吸热温室气体,导致充满蒸汽的大气层和失控的温室效应,这可能会将一颗行星烘烤数亿或数十亿年,直到它像骨头一样干燥。

目前尚无人知晓TRAPPIST-1及其行星的确切年龄——目前的最佳估计介于55亿年至近100亿年之间。哈勃对TRAPPIST-1紫外线辐射的测量表明,在那段时间里,这颗恒星的一些行星可能已经失去了大量的水。例如,行星TRAPPIST-1b到TRAPPIST-1d现在可能处于失控的温室阶段,而TRAPPIST-1g轨道内的行星可能各自失去了超过20个地球海洋的水量。

尽管如此,研究人员的计算暗示,并非所有希望都对TRAPPIST-1的世界都丧失了:在某些条件下,该恒星最外层的世界,包括e、f和g,在其生命周期内可能各自损失了不到3个地球海洋的水量。因此,它们可能仍然蕴藏着大量水分。

“这些外部行星可能保留了它们的水,这一点非常令人鼓舞,”美国宇航局艾姆斯研究中心位于加利福尼亚州山景城的行星科学家马克·马利说,他没有参与这项研究。“他们没有说那里可能有水,但如果你想象这些行星是水塔,他们可以说每个水塔泄漏了多少水。”

此外,当行星形成时,它们可以将一些水困在深层内部,“然后,这些水可以在一段时间内释放到大气中,例如,通过火山活动,”该研究的主要作者、瑞士日内瓦天文台的天体物理学家文森特·布尔里埃说。“我们发现,外部行星也可能最有可能将大量水注入到它们的大气层中。”研究人员在8月31日在线发表于《天文学杂志》研究结果中详细介绍了他们的发现。

研究人员还寻找了TRAPPIST-1c周围的巨大氢云,这种氢云可能起源于行星大气层中的水分子被紫外线分解。布尔里埃说,虽然他们没有探测到这样的云,但他们计划再次使用哈勃望远镜搜索TRAPPIST-1所有行星周围的此类云。

尽管紫外线可能使TRAPPIST-1和其他M矮星周围的一些行星过于干燥而不适合生命存在,但另一项新研究发现,紫外线的缺乏也可能使这些红星不适合我们所知的生命存在。研究人员使用计算机模型和已知的红矮星特性发现,这类恒星可能不会发出足够长的波长、中等能量的紫外线,而这种紫外线可能有助于引发地球上生物学兴起的关键化学过程。

哈佛-史密森天体物理学中心位于马萨诸塞州剑桥市的行星科学家苏克里特·兰詹说:“这说明了将紫外线辐射视为一个整体的危险性,而事实上,不同波长的紫外线与行星和假定的生命相互作用的方式截然不同。”他是该研究的主要作者。他和他的同事在7月10日在线发表于《天体物理学杂志》研究结果中详细介绍了这些发现。

科罗拉多大学博尔德分校的天体物理学家杰弗里·林斯基说,不确定宜居行星的最佳宿主是像TRAPPIST-1这样的超冷M矮星,还是像太阳这样更温暖的恒星,他没有参与这两项研究。“这种争论像钟摆一样来回摆动了好几次,并且可能会继续下去,因为我们对行星大气中的物理过程以及宿主恒星在所有波长下的辐射了解得更多,”林斯基说。“如果最好的宿主恒星是温度适中的恒星,我不会感到惊讶。”

© . All rights reserved.