NASA 改善外行星適居性模型,未來可更精準發現外星生命

作者 | 發布日期 2017 年 10 月 26 日 12:08 | 分類 天文 , 自然科學 , 航太科技 follow us in feedly

來自美國太空總署(NASA)戈達德太空研究所(GISS)的研究團隊,改善了位於適居帶系外行星的大氣模擬條件,從過去的一維模型躍升為三維模型,研究人員將開始模擬外行星大氣的循環系統,以及循環過程會出現的獨特特徵。未來,天文學家可更有效率的分配時間來觀察最有外星生命希望的候選星球。



低質量恆星中的紅矮星是宇宙最常見的恆星類型,占了 73%,它們比太陽更小(多數紅矮星的直徑及質量均低於太陽的三分之一)、更冷(表面溫度也低於 3,500K)、更暗(釋出的光有時低於太陽光度的萬分之一),但由於內部氫元素核融合的速度緩慢,壽命比太陽長許多,科學家估計可達數萬億年,遠比現在宇宙的年齡 138 億年還長。所以到目前為止,科學家還沒有看過任何一顆紅矮星處於瀕死狀態。

這些以數量取勝的超長壽紅矮星,也大大提升了科學家在其周遭找到有外星生命、甚至人類未來能移民居住的候選行星機率。

生命存在的先決條件是水,外行星的表面溫度如果允許液態水存在足夠時間(數十億年)使生命茁壯成長,則認為可以居住。其次,星球表面溫度需限制在一定範圍內才得以維繫生命,這代表行星不能過於靠近或遠離主恆星,太近的話水會蒸發得一乾二淨,並被紫外線分解成氫和氧,極輕的氫原子會逃逸到外太空;太遠的話,水又會長年凍結,也就是說,必須剛好位於適居帶的行星,才是天文學家首要觀察狩獵的目標。

不過現在,新的三維模型調整了「適居帶」的範圍。以前的模型如同上述預測,距離主恆星太近的行星沒有可使用的水資源,會被排除在適居帶之外,但這對於在低質量恆星周圍發現的慢旋行星來說並非如此,新模型表明,即便一顆行星距離主恆星很近,它仍有可能具適居環境。

論文主要作者 Yuka Fujii 表示,恆星的近紅外輻射對行星維持潮濕大氣環流有一定重要性,團隊發現,近紅外光驅動空氣變暖的過程,反而會逐漸增加平流層的水氣濕度,與舊模型預測相反,新模型指出,更接近母恆星的系外行星仍有機會居住生命。

三維模型將幫助天文學家篩選最有生命存在機會的系外行星候選人,比如 Trappist-1 系統的 7 顆類地行星,繞行母恆星公轉的軌道都小於水星與太陽的距離,過去科學家都惋惜這種近距離足以蒸發掉星球的所有水氣,新模型或許有機會幫這幾顆行星翻盤。研究已發表在《天體物理學雜誌》。

雖然,就算有天我們找到適居的外星球,科學家目前也沒有速度夠快的太空船可讓人類在有生之年到達那裡。以距離地球最近的系外行星「比鄰星 b」(Proxima b,約 4.2 光年)來說,就算 NASA 目前以最快的發射速度離開地球的新視野號(New Horizons),也需要花上 78,000 年才能到達位於半人馬座的比鄰星 b。移民之前,人類必須先發明出革命性的太空飛行器推進系統。

(首圖來源:NASA

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