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天上有兩個太陽的行星,能孕育生命嗎?科學家:也有很大希望

 姿勢分子_ 2021-05-16

在電影《星球大戰(zhàn)》中,天行者家族生活在一顆名叫塔圖因的星球上。這顆行星和地球完全不一樣,它的頭頂有兩顆太陽,也就是說,它位于一個雙星系統(tǒng)中。

科幻是科幻,科學是科學。在現(xiàn)實生活中,雙星系統(tǒng)中的行星想要孕育生命,不是一件容易的事。即使兩顆恒星產(chǎn)生的熱量沒把行星烤得融化,混亂的引力也可能會讓行星的軌道非常不穩(wěn)定。因此,長期以來,科學家們很少考慮這種系統(tǒng)中的行星是否會孕育生命的問題。

不過,在銀河系中,這種雙星系統(tǒng)又非常常見,大約有85%的恒星周圍都至少有一顆恒星作為同伴。反而是像太陽這樣孤獨的恒星,是一種特例。如果真的只有像太陽這樣獨自流浪的恒星周圍才可能孕育生命,那么銀河系內(nèi)可能宜居的恒星就直接被排除了85%,大大降低的生命出現(xiàn)的概率。

難道這樣的系統(tǒng)中,真的不能孕育生命了嗎?畢竟,別說是雙星,甚至是三合星系統(tǒng)中,我們都期待有生命出現(xiàn)呢,比如4.22光年以外的三體星——比鄰星b。

同時就職于伊利諾伊大學香檳分校和華盛頓大學的天體物理學家Siegfried Eggl對此表示“不甘心”,他決定放下以往的印象,真正通過實驗來探索這種可能性。為此,他和他的同事,來自于紐約大學阿布扎比分校(阿聯(lián)酋)的Georgakarakos和Ian Dobbs-Dixon構建了一個分析框架,從而對一個雙星系統(tǒng)中的宜居區(qū)域進行分析。

所謂的宜居區(qū)域,就是一塊能夠保證行星的溫度接近地球平均溫度,從而允許液態(tài)水存在的范圍。這要求行星距離宿主恒星不能太近,否則表面的水就會被全部蒸干;同時也不能太遠,否則表面的水甚至大氣成分都被凍結。

對于雙星系統(tǒng)來說,宜居帶的要求還要更多一條。因為兩顆恒星會導致引力非?;靵y,因此行星必須要處在一個非常微妙的位置上,否則就可能在兩顆恒星的引力干擾下到處亂竄,溫度忽高忽低,甚至行星本身都被甩出系統(tǒng)。即使沒被甩出去,這里的行星也會有偏心率很高的軌道,這對于溫度的穩(wěn)定性也是具有很大挑戰(zhàn)的。

Eggl介紹說:“我們利用了來自于開普勒望遠鏡收集到的大量信息,比如恒星的質(zhì)量、亮度、巨行星的位置以及其他參數(shù),從而開發(fā)出了一種有效的手段,來確認哪些能夠允許像地球這樣的行星成為宜居星球的雙星系統(tǒng)?!?/p>

開普勒望遠鏡是NASA在2009年發(fā)射的一臺空間望遠鏡,其主要目的就是在宇宙中尋找系外行星,尤其是類似于地球這樣的宜居行星,其觀測方法就是我們此前介紹過的凌日法。開普勒望遠鏡在2018年正式退役,但留下了大量的數(shù)據(jù)供科學家們分析。在服役期間,它對10萬多顆恒星進行了光度分析,發(fā)現(xiàn)了兩千多顆系外行星,對人類的系外行星研究來說居功至偉。

在這些系外行星中,有大家比較熟悉的超級地球——開普勒 452b,是迄今為止發(fā)現(xiàn)最類似地球的系外行星之一。如今,Eggl等人對其中的雙星系統(tǒng)進行了分析,試圖尋找其中的宜居世界。

在開普勒望遠鏡的數(shù)據(jù)中,研究團隊選擇了其中的9個系統(tǒng),分別是開普勒16、開普勒34、開普勒35、開普勒38、開普勒64、開普勒413、開普勒453、開普勒1647和開普勒1661。他們并沒有利用模擬來對這些系統(tǒng)進行分析,因為模擬的時間太長。取而代之的,是一套他們自己開發(fā)的方程。

Eggl說道:“這種分析方法幾乎可以說完全不需要借助計算機的幫助,其中有一部分是通過數(shù)值模型來代入信息的,比如行星大氣層與恒星的光照量以及光譜之間的相互關系,這一點確實很難分析出來,因此我們選擇使用此前計算好的大氣模型來代入。我們的這個方法有很大的優(yōu)勢,那就是所有人都可以借助這個方程式,將其應用到不同的系統(tǒng)中,這樣就可以確定其中哪一部分區(qū)域是像地球一樣的世界?!?/p>

結果表明,在這九個雙星系統(tǒng)中,有兩個是完全不適合生命居住的,分別是開普勒 16和開普勒 1647。對于這兩個系統(tǒng)來說,內(nèi)部完全不存在穩(wěn)定的宜居帶。也就是說,這兩個系統(tǒng)中的行星,要么會遭遇恐怖的嚴寒而被冰封,要么就會過于靠近恒星,變成焦熱的煉獄。

不過,其中還是有5個系統(tǒng)的確存在著相對穩(wěn)定的宜居帶,那就是開普勒 34、開普勒 35、開普勒 38、開普勒 64和開普勒 413。在這5個系統(tǒng)中,開普勒 38尤其具備孕育生命的機會。而其余兩個系統(tǒng),宜居性介于上述兩類雙星系統(tǒng)之間。

Eggl隨后說:“只要找到一顆處于穩(wěn)定軌道上的潛在宜居行星,我們就會展開對它的研究,分析它從兩顆恒星上能夠獲取多少輻射。利用對恒星的演化階段和行星的軌道的建模,我們就能夠推測出這顆行星能夠接收到輻射量的數(shù)據(jù)?!蓖ㄟ^這個數(shù)據(jù),就可以推測出行星表面大致的溫度了。

研究人員還提出:巨行星的存在,對于其他行星的軌道也會產(chǎn)生比較明顯的干擾。因此他們建議,如果我們想要在雙星系統(tǒng)中尋找宜居的行星,最好在已經(jīng)確定巨行星情況的系統(tǒng),這樣計算出來的類地行星軌道會比較可靠。

如果雙星系統(tǒng)真的能夠孕育生命,那么對于我們來說就是一個好消息,這意味著我們可以尋找地外生命的范圍再一次擴大了。

你可能會問:如果雙星系統(tǒng)都存在宜居帶了,是否意味著三合星系統(tǒng)中也可能會孕育生命呢、比如比鄰星?

顯然,和雙星系統(tǒng)相比,三合星系統(tǒng)要更加復雜。就算三合星系統(tǒng)可能有宜居帶的存在,對于“三體人”來說,問題也并沒有解決,因為真正可能導致比鄰星b無法孕育生命的,未必是溫度,而是比鄰星的恐怖輻射。

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