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"宜居行星"定义或应更谨慎 拥有液态水标准过低

http://www.kexue.com 2013-11-28 09:04:48 新浪科技  发表评论


这张示意图展示了与恒星之间不同距离尺度上不同的光通量及其导致的不同温度环境

  近日,一名美国科学家指出,人们在开展系外宜居行星搜寻时应当更加保守,这也应当成为未来设计类似“类地行星搜寻者”(TPF)等专门空间望远镜设备时应当注意的。

  这种更加保守的原则意味着我们要搜寻的系外行星应当在其地表拥有液态水,并且拥有液态或固态的表面,而不是像木星和土星那样的气态巨行星。太阳系中的宜居带范围是指代液态水能在行星体地表稳定存在的区域,一般认为在这样的条件下生命将可以存在。由于液态水对于生命的重要性,如何定义宜居带便成了搜寻存在生命的其它行星时的关键问题,如何定义宜居带也将决定我们在未来将如何设计我们的下一代专用于进行系外行星和生命搜寻的先进望远镜。

  詹姆斯-卡斯汀(James Kasting)是美国宾州大学地球科学教授,他表示:“这是一个最宏大也最古老的问题,科学家们一直在尝试进行回答,那就是:地球是唯一的吗?”他说:“美国宇航局正在太阳系内部的其它天体搜寻生命迹象,但我们中的一些人认为,或许对围绕其它恒星运行的系外行星展开搜寻将会是回答这一问题最好的方法。”

  最近与卡斯汀一同工作的一名博士后拉维-科帕拉普(Ravi Kopparapu)进行了一项研究,提出小质量的M型恒星周围宜居带范围内存在与地球相似的系外行星的概率大约为0.4~0.5.这也就是说,如果你要想找到4颗与地球相似的系外行星,你大约只需要对10颗M型恒星周围进行搜寻即可。这一估算数值来自美国宇航局的开普勒空间望远镜,其连续4年对大量恒星进行精确测光观测以搜寻其近旁隐匿的系外行星。在此之前,科学家们给出的概率估算值是0.1左右,这就迫使天文学家们不得不检视更多更远的恒星目标。

  而更新的一项估算研究由参加开普勒科学会议的天文学家埃里克-佩提古拉(Eric Petigura)和他的同事们在今年的11月初宣布,他们对类太阳恒星周围的这一概率进行了估算,结果为0.22左右。不过卡斯汀和科帕拉普认为佩提古拉小组的估算结果可能要比实际情况高出了两倍左右,因为他们在进行计算时采用的宜居带定义太过宽泛和乐观了。如果情况的确如此,那么这一估算值将会下降为0.1左右。

  传统上而言,一颗行星能否支持在其地表存在液态水一直被认为是判断其能否支持生命存在的依据之一。尽管也有人提出仅仅依赖地下水体同样足以维持生命的存在,但要想检验这一理论目前来看还远远不可能,因此天文学家们目前的注意力仍然应该是集中于对地表水的关注。

  卡斯汀在一篇论文中写道:“我们所知的所有生命形式都是碳基生命,并且至少在其生命的某一阶段都需要液态水。因此,如果我们发现一颗行星上存在液态水,那么我们很快便会想到那里是否有可能存在碳基生命。”

  尽管目前美国政府尚未拨款支持“类地行星发现者”(TPF)探测器的研制工作,但目前针对系外行星的研究实际上正在不断加强。TPF探测器将有能力对遥远的系外行星大气成分开展观测。而举例而言,如果检索超过30颗系外行星之后仍然没有发现生命存在的迹象,那么我们就将有理由对前景感到悲观。

  不过,尽管在其它行星上发现生命将是极有意义的,但如果能够证明在其它行星上不存在任何生命形式,同样将具有重要意义。卡斯汀表示:“或许宇宙中每一颗符合条件的行星上都存在生命。我们目前还不知道这个问题的具体答案,但这的确是有可能的。如果你是一个乐观主义者,那么你会认为只需要拥有合适的环境条件便会出现生命。既然地球上出现了生命,为何其它行星上不会出现?”

  卡斯汀补充道,或许我们对于与地球相似的系外行星开展的早期观测给出的答案将会相当模糊。比如说,我们可能会在一颗行星的大气中检测到氧气,但却没有发现甲烷的信号。但即便如此,也将开启未来开展进一步研究的大门。

  尽管乍听上去,在遥远的天空深处搜寻生命似乎还非常不成熟,但卡斯汀指出,天文学家们将其视为一种可以与哥白尼提出日心说相比的革命。卡斯汀指出:“当我们得知是地球在围绕太阳运行,而不是相反,这件事会对你的生活造成什么影响吗?如果你仅仅是一个普通人,那么这当然不会对你产生任何影响,一切还是它原来的样子。但是如果你将你的思维稍稍扩展一些,那么它将帮助你找到我们在宇宙中的位置,那就是,我们实际上仅仅是生活在一颗非常渺小的星球之上,围绕一颗非常普通的恒星,一同在广袤的星系之中运行。在银河系之外还有无数其它的星系。这是一项伟大的,具有深远意义的认识,是人类思维的重大改变。我们将TPF视作几乎等同于哥白尼日心说那样的思维革命,那就是首次了解地球以及生命是否是宇宙中唯一的存在。”(晨风)

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