2017年02月24日09:40 來源:澎湃新聞網
“葫蘆娃,葫蘆娃,一根藤上七個瓜……”遠在太陽系外的一組7顆地球大小行星的新發現,再次點燃全球公眾尋找“另一個家園”的夢想,中國科學院國家天文臺科學傳播中心主任、行星科學專家鄭永春研究員將之戲稱為“葫蘆娃”行星系統。
尋找系外行星的科學價值何在?人類能到達以光年計的精彩世界嗎?我們應該怎么看待目前唯一的家園——地球?科技日報記者就此專訪了鄭永春。
記者:系外行星遠在太陽系外,尋找它們難在哪兒?
鄭永春:由于行星本身不發光,行星表面反射的光線相對恒星光芒而言極為微弱,常常被掩蓋在母恒星的光輝內。所以,要在地球上發現數十到數百光年遠的恒星周圍的行星是很困難的。并非所有恒星都有行星,因此,系外行星的發現給了我們很大的驚喜。
記者:從科學價值上講,探索系外行星具有哪些重要意義?
鄭永春:通過搜尋系外行星,我們可以發現不同類型的行星,以及處于不同形成階段的行星,這對研究行星的形成和演化過程很有幫助,也有助于了解地球是怎么形成的,以及預測地球的未來。
記者:位于宜居帶的系外行星真的適合人類生存嗎?如果要移民到一個適宜人類長期居住的天體,需要滿足哪些條件?
鄭永春:首先,要有大氣層的保護。如果系外行星的大氣太稠密或太稀薄,人類的心肺功能都難以承受。大氣成分也很重要。地球大氣的主要成分是氧氣和氮氣,而且要符合一定比例。氧氣含量過高會發生醉氧,過低則會缺氧。臭氧層也不可或缺,沒有它,人類患皮膚癌的概率將大大增加。
其次,要有液態水和適宜的溫度。水是生命之源,根據地球的經驗,生命的存在離不開水。但現有手段還無法證實系外行星上是否有液態水,只能根據系外行星與恒星之間的距離,來估算行星上的溫度,并根據溫度范圍推斷是否允許液態水的存在。
再次,適宜居住的系外行星必須有一個巖石質的表面,讓人類可以繼續生活在陸地上;這類行星要有一個完美的磁場,屏蔽來自恒星和恒星際的高能帶電粒子;行星必須演化到中年階段,內部能量釋放比較溫和,才不會有狂暴的地震、海嘯和火山爆發。
最后,系外行星所在的行星系統已經演化到晚期階段,大量的小天體碎片已經被大的行星吸積,行星際空間逐漸清朗,從而大大減少被小天體撞擊的幾率;恒星的能量釋放比較穩定,否則人類在恒星爆發的超級帶電粒子風暴面前,只能坐以待斃。
總之,系外行星本身不發光,在遙遠的、很亮的恒星附近很難直接觀測到。尋找系外行星,大多通過行星運行時對恒星的擾動來判斷。迄今為止,還沒有觀測手段可以判斷系外行星是否有巖石質的表面,是否有液態水,是否有磁場,大氣層是否有氧氣,更難以確認系外行星是否真正與地球環境相似。
記者:如果“葫蘆娃”行星系統里,真的發現一顆類似地球的行星,我們是否有能力到達那里呢?
鄭永春:以目前最快的航天器——探測冥王星的“新視野”號的飛行峰值速度7萬—7.5萬千米/小時計算,如果飛到39光年外的“葫蘆娃”星系,需要的時間是57萬年。所以,在星際飛行理論沒有突破的情況下,如果不借助時空穿越,依靠現在的化學燃料火箭,人類基本上不可能抵達這些系外行星。
記者:既然如此,我們尋找系外行星的終極意義何在?
鄭永春:我們希望登陸火星乃至移民系外行星,并不是因為那里更加美好,而是為了尋找人類未來的避難所。地球上的生物常常需要面對重大的災難性事件。根據推測,地球上的生物大滅絕平均2600萬年發生一次,就像曾經獨霸地球的恐龍被滅絕一樣,此類災難一旦發生,將導致人類滅絕。尋找移民星球,是為了人類的火種在宇宙中得以延續,這就是我們搜尋系外行星和開展深空探測的終極價值。
記者:那我們應該怎么反觀地球?
鄭永春:除了地球,我們別無他所。宇宙中與地球幾乎一模一樣的星球是不存在的。雖然,從太陽系外看地球,它只是宇宙中的一粒塵埃。但恰恰是這粒塵埃,成了我們唯一可以生存的家園。因此,我們不能在地球上肆意破壞和污染,把一顆千瘡百孔、傷痕累累的地球交給我們的孩子,這是每一代人的責任。系外行星的想象雖然美好,但這美好的“遠水”解決不了人類面臨的“近渴”。
統計分析正在幫助天文學家將候選系外行星變為確實的發現。開普勒科學辦公室的Fergal Mullally表示,剛剛公布的新名單——這是第六份開普勒候選目錄——“比以往任何時候包含了更多與地球類似的候選行星”。
有關對于圍繞其它恒星運行的行星,即所謂系外行星的觀測有朝一日將有可能揭示生命存在信號的想法數十年之前便已經存在。本研究第一作者伊格那斯·斯奈倫(Ignas Snellen)表示:“區分地球本身大氣中的氧分子信號以及來自遙遠系外行星大氣中可能存在的氧氣信號的方法是仔細分析對比其吸收線。
連這10個行星在內,2009年升空的開普勒望遠鏡迄今已找到了49顆疑似位處在宜居帶的行星,當中30顆已獲得核實。隨著此次新發現的219個潛在系外行星,開普勒在太陽系外找到的潛在行星總數現在達到4034個,其中2335個已獲確認。
為什么一年的長短會有那么大的差異?首先行星圍繞運行的恒星的質量大小會有一些影響,因為從本質上來說,一年的長短是以行星圍繞恒星公轉的周期來定義的,而質量較大的恒星周圍的行星的公轉速度也會越快,但在這其中不同行星的軌道距離才是關鍵。
來自加州大學伯克利分校、斯坦福大學的頂尖科學家小組組成了新的“外星獵手”團隊,他們的任務是發現地外生命,通過天文觀測、計算機模擬等手段識別出可能存在的系外生命。此外,來自亞利桑那州立大學的研究小組歸納出擁有生命的系外行星元素周期表,一旦我們發現了這些元素,就暗示這顆行星上有望存在生命活動。弗吉尼亞漢普頓大學的研究人員則關注揮發物的研究,尋找地外天體上可疑的生命揮發物。