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[探索] 寻找地外生命？有一种太阳系没有的行星大有希望，它有什么特点？

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红色风信子 发表于 2021-8-30 12:41:42 | 只看该作者 打印 上一主题 下一主题
 
在太阳系中，八大行星大致可以分为两类：岩石行星和气体行星。其中，内侧的四颗行星都是岩石行星，地球是其中最大的，半径为6378公里；外侧的四颗行星都是气体行星，海王星是其中体积最小的，半径为24622公里，是地球的4倍左右。

寻找地外生命？有一种太阳系没有的行星大有希望，它有什么特点？ 第1张图片

可以说，太阳系的两类行星表现出了极为明显的差别，不论是体积还是形态，中间都有着巨大的鸿沟。而且，气体行星上没有固体表面，也不可能允许生命存在，所以科学家们寻找地外生命时从来都只会把眼光放到系外岩石行星上。也让科学家产生了疑问：难道地球和海王星之间就没有行星了吗？一颗行星大到什么程度才会注定形成气体行星呢？
随着我们对系外行星的了解越来越多，这些问题也逐渐得到了解答。
截至目前，科学家们一共发现了差不多4500颗系外行星，终于找到了介于地球和海王星之间的行星。其中小一点的，仍然是岩石行星，但更大一些的的确就是气体行星了。这种比地球大、比海王星小的气体行星，被科学家命名为迷你海王星。

寻找地外生命？有一种太阳系没有的行星大有希望，它有什么特点？ 第2张图片

（图片说明：迷你海王星）

迷你海王星的发现，算是填补了行星中的一块空白。不仅如此，在对这种天体进行研究的时候，科学家们还有意外的收获。这些原本看起来和生命绝缘的天体，竟然还有孕育生命的可能。这是怎么回事呢？
这些迷你海王星的半径都在地球的1.6-4倍之间，超过了岩石行星和气体行星的临界值，但又比海王星小一些。这种体积和组成成分使得它们拥有一些特殊之处，那就是拥有着像海王星一样富含氢气的浓厚大气层，同时在大气层下，还隐藏着巨大的液态海洋。
气体行星大气下有液态海洋并不稀奇，当压力足够大时，气体当然会被压缩成液体，但这种压力同时也让生命被扼杀在摇篮之中。直到去年，剑桥大学天文学研究所的天文学家Nikku Madhusudhan及其同事发现：或许这些迷你海王星上的情况，和我们想象的并不一样。

寻找地外生命？有一种太阳系没有的行星大有希望，它有什么特点？ 第3张图片

（图片说明：K2-18b）

让他们产生这种想法的，是一颗名为K2-18b的系外行星。这颗行星是由开普勒望远镜在2015年发现的，距离我们大约124光年，围绕在一颗红矮星的旁边。进一步的观测结果表明，K2-18b不仅位于宜居带内，而且大气中还有水蒸气。这是人类首次发现拥有水且位于宜居带的系外行星，关于它有可能孕育了生命的说法，也不胫而走。
不过，K2-18b也有一个问题。它的质量是地球的8倍，意味着这是一颗迷你海王星，所以没有固体表面以支持生命的发展。
难道这次发现只是一场空吗？

寻找地外生命？有一种太阳系没有的行星大有希望，它有什么特点？ 第4张图片

Madhusudhan不这么认为。去年的时候，他就发表论文讨论了这颗行星的宜居性问题。今年，他的团队再一次进行了这个问题的分析，告诉我们：迷你海王星是真的有机会能够孕育生命的。
不仅如此，由于迷你海王星的独特性质，它们孕育生命所需的条件似乎比我们想象的还要更加宽泛。
从尺寸上讲，一颗迷你海王星的半径可以达到地球的2.6倍，质量是地球的10倍。从距离上讲，它们可以离宿主恒星更远一些，超出我们认为的宜居带范围。

寻找地外生命？有一种太阳系没有的行星大有希望，它有什么特点？ 第5张图片

Madhusudhan说：“氢分子可以产生温室效应，从而提高温度。所以，即使行星距离宿主恒星非常遥远，其表面仍然可以达到宜居的条件。相对应的，如果大气像地球这样的情况，即使是在更近一点的位置上，有水蒸气和二氧化碳的温室效应，也无法阻止表面被冰封，完全无法生存。”
他们甚至做了一个形象的描述，在同样的距离下，岩石行星的大气中即使有温室气体，表面温度也会远低于冰点；而对于迷你海王星，由于大气层极为浓厚，又有着氢气的温室效应，表面温度甚至可能高达200℃。
由于可能的宜居带过于广泛，这些迷你海王星的宜居情况，还要进行不同的分类。

寻找地外生命？有一种太阳系没有的行星大有希望，它有什么特点？ 第6张图片

比如有些迷你海王星距离宿主恒星非常近，以至于被潮汐锁定，也就是只有一面能够朝向宿主恒星。在这种情况下，只有背向恒星的那一侧海洋才有希望孕育生命，这里不会持续被恒星的光照和辐射所摧残，同时又可以保持相对温暖的环境。
这样看来，迷你海王星的确有可能是地外生命的家园。接下来的问题是，我们如何知道一颗遥远的迷你海王星上到底有没有生命呢？
很简单，对它们的大气层进行光谱分析，就可以发现其中的端倪，这也是目前科学家们研究系外行星的重要手段。幸运的是，迷你海王星的浓厚大气层，也给光谱分析提供了便利。

寻找地外生命？有一种太阳系没有的行星大有希望，它有什么特点？ 第7张图片

通过光谱分析，我们可以寻找一颗系外行星大气中的臭氧、氧气或者是甲烷，它们都在各种不同的方面为生命的出现提供了基础。如果迷你海王星的大气中没有足够多的氧气也没关系，我们可以寻找其中的氯代甲烷等物质，它们同样可能是生命存在的信号。
另一方面，Madhusudhan也表示：不论是去年的论文还是今年的研究，目前都是一个初步探索的阶段，还有很多问题等待去解决。如果这些海洋中也可以像地球的海洋一样孕育生命，那么这些物质将是我们证明这一点的关键。

寻找地外生命？有一种太阳系没有的行星大有希望，它有什么特点？ 第8张图片

今年年底，万众瞩目的詹姆斯·韦伯太空望远镜即将发射升空，它就有这样的能力对系外行星进行观测。在望远镜发射之前，科学家们也将继续这方面的研究，以便未来提高望远镜的观测效率。


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标签：同事岩石行星气体行星地外生命八大行星
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