科學家認為100%存在生命?超級地球格利澤581g,有何特別之處?

薛定諤的貓 2021/08/26 檢舉 我要評論
 

哇!真的第一次見哎,知識不會,衹是姿勢不對;科學凡此種種,用人話講才能聽懂

文/天空之城團隊

 

最接近地球的行星?

2010年9月,美國加州大學聖克魯斯分校的科研小組宣佈了一個令人振奮的消息,在距離我們20光年外的一個星系裡,存在一顆環境非常接近地球的類地行星格利澤581g。它是一顆圍繞紅矮星公轉的岩石行星,擁有和地球相近的體型,並且公轉軌道同樣處於生命的宜居帶之中,於是小組認為在它上面一定有液態水的存在。

面對媒體,它的發現者之一的史蒂芬‧沃特說過這樣的話,「我不是生物學家,也沒在電視上演過這個角色,但從生命的軔性與習性上來看, 我認為格利澤581g上存在生命的機會是100%的。」不過,它是否真的存在,卻受到了一些科學家的質疑。

消息公佈之後,格利澤581g立刻引起了其他學者的注意,據英國天文學家根據HARPS光譜儀的觀測資料得出結論,認為紅矮星Gliese 581應該只有5顆行星,公轉軌道的週期時間分別為3、5、13、67和400天,而所謂的 第六顆行星格利澤581g被認為公轉週期為36天

我們知道,一顆行星距離恒星越近,公轉週期越短,所以怎麼可能存在比第五顆行星公轉速度還快的行星呢? 所以要麼這顆行星並不存在,是觀測誤差產生的幻想,要麼是對其他行星的公轉週期判斷有誤。

而同樣支持這一看法還有來自美國的學者, 他們通過高解析度蠅眼探測器研究認為,Gliese 581擁有6顆行星的可能性只有0.0021%。到了2011年,來自加拿大的天文統計學家用貝葉斯分析方法,再一次印證了美國學者的說法。

甚至到現在, 第五顆行星格利澤581d也被認為可能不存在。所以到現在為止,這顆被宣傳成最接近地球的行星,在學術上被認為幾乎不可能存在。要知道,發現這顆行星的團隊可是進行了長達10年的跟蹤研究,怎麼會出現意見完全不同的結論呢?

其實,對於系外行星的探測,現在的技術手段還非常原始。 我們無法直接觀測到太陽系外遙遠的行星,只能通過該星系的恒星來判斷它是否有行星,方法主要有兩種,就是看這顆恒星會不會閃爍和擺動。

如果有行星繞著恒星公轉,那麼當它處於這顆恒星和我們之間的時候,我們就能用儀器發現恒星的光變暗了。借此我們可以推算出這顆行星的公轉軌道和週期。此外,由於恒星還在拉扯其他行星旋轉,就像擲鉛球的運動員重心在身體以外一樣,所以它的自轉軸會有微小的擺動。依靠這兩個觀測資料,我們就可以計算出這顆恒星和它的行星之間的各種資料了。

不過這種觀測允許的誤差范圍很小,一點點微小的干擾,就有可能得出大相徑庭的結論。所以在這裡,我們不妨先把爭議放在一邊,相信它真的存在。這顆被譽為第二地球的行星,環境和地球到底有多相似呢?

格利澤581g有多像地球?

為什麼這顆行星如果真的存在就一定存在生命呢?首先,我們來看看它和地球都有哪些相似之處。據研究團隊公佈的資料, 格利澤581g的半徑大概是地球的1.2到1.4倍,所以體積比地球大一些,而且密度相當,質量是地球的3到4倍。

這樣的條件說明了兩點。首先,大小和密度相差不多,說明它和地球一樣, 也是岩石態星球。所以可以想象出來,在它上面也有陸地、山峰和峽谷,至於到底有沒有火山活動,現在還不得而知。而質量比地球大,說明格利澤581g的重力比地球大,所以應該有比地球更厚實的大氣層, 溫室效應也比地球要強

這對生命來說至關重要。 濃密的大氣層可以阻擋恒星發出的紫外線以及其他宇宙輻射,這樣地表的蛋白質才不會被射線破壞。不過,它的大氣中氧氣含量是否與地球相當還不得而知,不過有沒有氧氣並不是生命的必備條件。 因為世界上還有很多生物是厭氧類型的,比如在地球生命的早期階段,大氣中的含氧量就很低,最早形成的生命都是厭氧型。

之後出現藍藻,大氣中的氧氣含量才陡然升高,進入大氧化時代,因而出現了更加複雜的生命體。所以,不管大氣中氧氣含量是多少,格利澤581g都有孕育生命的資格。

不過,介於它圍繞的恒星來看, 格利澤581g的年紀要比地球大上許多,因為它已經度過了恒星的壯年期,衰敗成了發光比較暗淡的紅矮星。所以,我們並不確定這顆恒星是否還有熾熱的內核。這一點非常重要,首先,如果它的內核已經冷卻,那麼就不會再有火山運動,星球內部的元素再也不可能返回地面,為地表提供更樣的無機物。

此外,內核冷卻就意味著它不再擁有磁場,這會讓它難以抵禦太陽風的侵襲,恒星發射的額高能離子如果沒有磁場的遮罩作用,就會侵入大氣之中, 大量電離氧氣,讓它無法孕育更加複雜的生命。也就是說,這顆星球100%有生命存在,至於是高級生命體還是簡單的細菌,就不得而知了。

不過,格利澤581g也有和地球差距比較大的地方。 比如說它和自己的太陽之間的距離要比地球小上許多。我們和太陽之間相距1.5億千米,而它和恒星之間只有900多萬公里。

如果說把格利澤581g放在太陽系中,它很快就會被太陽釋放的熱量炙烤成上千度的火球,但好在,它圍繞的恒星要比我們的太陽溫柔太多。這顆紅矮星已經度過了強盛的壯年期,根據推算,它剛好位於生命宜居帶的遠端。 另外,距離自己的恒星太近也有一個特點,就是它會被恒星潮汐鎖定。

所謂潮汐鎖定,指的是這顆行星的自轉週期和公轉週期一樣,月球和地球之間就是潮汐鎖定的關係,所以月亮只有一面永遠對著地球。可想而知,這顆行星永遠面對恒星的一面,溫度應該會非常熱。根據研究團隊的估算, 格利澤581g地表的平均溫度應該在零下12攝氏度到零下31攝氏度之間。那麼這麼說,這顆行星其實是一顆冰球了嗎?

也不儘然,這顆行星只是晝夜溫差比較大而已。據估計,在面對太陽的那一面,溫度最高可能達到了50攝氏度,而背對太陽的那一面,溫度最低可能到了零下上百度。 而在它的晝夜交接的晨昏線附近,溫度可能在20多度之間,這裡不僅會有液態水存在,還有可能存在大量生命

據此我們可以大膽猜測,如果我們可以近距離觀察格利澤581g,會發現在它白晝面的腹地,是一片巨大的沙漠,而在周邊,則是湖泊和綠色植被。當然,這種猜測或許是對生命的蔑視, 在沙漠和黑暗的冰原之上,也有可能存在其他頑強的生命。

有同樣命運的還有木衛二,科學家猜測這顆巨大的冰球之下, 應該存在液態海洋,在這之中也有可能有未知的生命存在。生命的形式各種各樣,哪怕沒有陽光和氧氣,生命也可以依靠海底火山形成豐富的生態圈。至於這些星球是不是真的存在生命,也只有等我們有條件造訪的時候,才能真的知道了。

相信大家看到這裡會有一個疑問,既然格利澤581g被認為大機率不存在,那麼探討它是否存在生命,還有什麼意義呢?

格利澤581g對人類意味著什麼?

這顆行星的發現對我們來說是一個希望的火把。在搜尋系外類地行星的過程中,科學家其實是在少量觀測之後,便發現了格利澤581g的存在。因此我們可以認為,宇宙中存在這樣行星的比例,應該比我們以前預計的要多得多。在發現格利澤581g後,理論上發現適居行星的機率,從一開始以為的0.1%上升到了10%到20%,如此算來, 僅僅銀河系中就可能存在數十億顆類地行星

所以,我們其實並不孤獨。經過多年的觀測,我們已知的類地行星就有5個。 首先是火星,不僅大小和構成和地球相似,現在也被證明上面曾經有古代河床的痕跡,說不定我們還能在上面找到生物的殘骸,甚至是活著的生命。最重要的是,它距離我們很近,如果能改變它的大氣構成,我們還能把它變成適宜人類居住的第二家園。

此外, 還有開普勒-186F,它和地球有相似的地軸,所以也擁有穩定的季節變化。不過它受到的陽光輻射可能只有地球的三分之一,所以哪怕是白天也比較昏暗,但這也不妨礙生命的誕生。他也是繼格利澤581g之後,有可能存在生命的行星。至於開普勒-62F和開普勒-22B,則被認為有海洋存在,也許會成為人類以後移居的最佳目標。

幾個世紀以來,隨著天文學的發展,我們已經對頭頂的星空有了更全面的認識。從一開始認為自己是萬物主宰,到之後明白自己不過是滄海一粟的渺小存在,到現在意識到生命可能廣泛存在於宇宙之中,我們對地外生命的搜索越來越有信心。也許在不久的將來,我們就能給費米悖論提交一份讓所有人都滿意的答卷。也許,我們苦苦尋覓的地外文明,其實就在我們身邊。

 

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