本文参加百家号 #科学了不起# 系列征文赛。

几年前,NASA的行星科学家林纳开始怀疑:在4000多颗已明确的系外行星中,会有多少颗行星可能像地球、木星和土星周围的一些水性卫星一样拥有海洋?我们现在知道,太阳系中的卫星虽然有一些没有大气层,但它们却被冰覆盖着,所以它们仍然是美国宇航局寻找地外生命的首要目标之一。土星的卫星恩塞拉多斯(土卫二)和木星的卫星欧罗巴(木卫二)就是很好的例子,科学家将其归类为"地外海洋世界"。

林纳是美国宇航局行星科学家,她专门研究行星上的火山和海洋。她的观点是:从木卫二和土卫二喷发出的羽状物已经被证明是水,因此我们可以知道,这些天体的冰壳下面有地下海洋,内部巨大的能量驱动着羽状物喷发。而水和能量是我们所知道的生命赖以生存的的两个基本要求,如果我们认为这些地方可能存在生命,那么在银河系其他的行星系统中,存在生命的可能性是极高的。

林纳工作的地方是美国宇航局位于马里兰州格林贝尔特的戈达德太空飞行中心,林纳决定要重点搜索银河系中是否有类似木卫二和土卫二的行星,他寄希望于望远镜可以探测到系外行星上类似的羽状喷发物。通过对几十颗系外行星的数学分析,包括太阳系附近的TRAPPIST-1(特拉皮斯特-1)系统中的行星,林纳和她的同事有了一些重大的新发现:在所有被研究的系外行星中,有四分之一以上可能是海洋世界,大多数可能将海洋隐藏在表面冰层之下,类似于木卫二和土卫二斯。此外,这些行星中有许多可能比木卫二和土卫二能释放更多的能量。

为了寻找可能的海洋世界,林纳的研究小组选择了53颗与地球最相似的系外行星,尽管它们的质量有的可能比地球大了8倍。科学家认为,这种大小的行星比气态行星更坚固,因此更有可能支持其表面或下面的液态水。研究小组自2017年开始研究以来,至少又发现了30颗符合这些参数的行星,该分析于6月18日发表在《太平洋天文学会出版物》杂志上。

科学家也许不久之后就能够通过测量系外行星发射的热量,或者检测行星大气中分子发出的光波长来验证林纳的预测。但是在目前,科学家还无法看到那些系外行星的任何细节。主要原因还是在于它们实在太远了,从地球看去,它们大多淹没在母恒星的强光中。但是,通过系外行星的大小、质量和距离以及母恒星的具体情况,结合我们对太阳系的理解,科学家可以建立起精确的数学模型,用于分析系外行星是否宜居。

虽然这些数学模型仍然是假设,但这种假设是有根据的合理猜测,它们可以帮助科学家编制宜居系外行星的列表,能有效缩小寻找生命宜居的系外行星的范围。这样一来,不久之后将发射的詹姆斯·韦伯太空望远镜或其他太空任务就能够有针对性地跟进,工作效率也将大大提高。

美国宇航局戈达德天体物理学家Aki Roberge说:"未来寻找太阳系以外生命迹象的任务集中在像我们这样的行星上,这些行星拥有如此丰富的全球生物圈,正在改变整个大气的化学性质。"但在太阳系中,海洋冰冷的月亮远离太阳的热量,它们仍然表明它们具有我们认为是生命所必需的特征。

当詹姆斯·韦伯望远镜发射时,科学家们将尝试探测TRAPPIST-1系统中一些行星的大气层中的化学特征,该系统位于水瓶座,距离我们39光年。2017年,天文学家宣布该系统有七颗地球大小的行星。一些人认为,其中一些行星可能覆盖着海洋,而林纳的研究支持这一想法。根据她的研究小组的计算,TRAPPIST-1系统中的e星、f星、g星和h星很可能都是海洋世界,这或许将告诉我们,也许生命在银河系中早已遍地生根。

相关文章