找到“第二地球”

蔡如鵬

盡管新發(fā)現(xiàn)的這顆行星充當(dāng)“人類未來家園”的現(xiàn)實(shí)可行性極為渺茫，但這是朝尋找宇宙生命道路上邁出的重要一步

這一次，歐洲人領(lǐng)先了。4月底，他們搶在美國(guó)天文學(xué)家之前宣布，人類首次發(fā)現(xiàn)了一顆體積和表面溫度與地球相似的太陽系外行星。這顆被不少媒體稱之為“第二地球”的星球，雖然個(gè)頭不大，但卻給歐洲天文學(xué)界賺足了臉面，因?yàn)椤八厦婧芸赡苡幸簯B(tài)水存在”。

不過，不留情面的天文學(xué)家也大有人在。他們認(rèn)為現(xiàn)在就說那里適宜人類居住，還為時(shí)過早——同它與地球20.5光年的距離相比，這顆行星充當(dāng)“人類未來家園”的現(xiàn)實(shí)可行性似乎更為渺茫。

但畢竟，這是一個(gè)重要的“第一次”。瑞士日內(nèi)瓦大學(xué)天文學(xué)家米歇爾?邁耶說：“這是朝尋找宇宙生命道路上邁出的重要一步，毫無疑問是一項(xiàng)重大發(fā)現(xiàn)，但由此也產(chǎn)生了一系列疑問?！?/p>

溫度適宜的類地行星

這顆行星正圍繞一顆比太陽小、溫度比太陽低的紅矮星Gliese581運(yùn)行，因此被命名為Gliese581C。它是至今發(fā)現(xiàn)的太陽系外行星中最輕的一顆，其質(zhì)量與地球最為接近，僅為地球的5倍。在宇宙大大小小的星體中，可以說，與地球?qū)儆谕恢亓考?jí)。天文學(xué)家推測(cè)，如果Gliese581C與地球一樣，也是巖石結(jié)構(gòu)，那么它的直徑應(yīng)該是地球的1.5倍，如果是個(gè)冰球，直徑會(huì)更大一些。

天文學(xué)家認(rèn)為，Gliese581C應(yīng)該擁有大氣環(huán)境，不過大氣成分還有待進(jìn)一步研究。如果它的大氣太厚，那么其表面溫度會(huì)高得令人咋舌。但發(fā)現(xiàn)這顆行星的歐洲天文學(xué)家還是樂觀地預(yù)測(cè)，其表面溫度估計(jì)在零攝氏度至40攝氏度之間，與地球表面溫度相當(dāng)。

如果Gliese581C的表面溫度真與地球相似，那將是一個(gè)可以載入天文學(xué)史冊(cè)的重大發(fā)現(xiàn)。

在此前發(fā)現(xiàn)的太陽系外行星中，它們的表面溫度要么高得離譜，要么低得離譜，與地球上的相差甚遠(yuǎn)。美國(guó)宇航局天體生物學(xué)家克里斯?麥凱說：“這一點(diǎn)可能非常重要。雖然適宜的溫度并不能代表生命的存在，但卻意味著它可能是一顆潛在的適宜人類居住的星球。”英國(guó)媒體甚至報(bào)道說，這顆行星可能與地球一樣，有山巒、丘陵和海洋。

Gliese581C是由一個(gè)11位科學(xué)家組成的研究小組發(fā)現(xiàn)的，他們來自瑞士、法國(guó)、葡萄牙等歐洲國(guó)家。發(fā)現(xiàn)者之一、里斯本天文臺(tái)的澤維爾?龐菲爾斯說，在此之前，這個(gè)研究小組已經(jīng)觀測(cè)了大約100顆不同的恒星，最終才找到了紅矮星Gliese581旁邊的這顆小行星。

紅矮星也是恒星的一種，一般能量低、體積小，釋放出的光也比太陽這類恒星要弱，但壽命比較長(zhǎng)。Gliese581是距離太陽系最近的100顆恒星之一，但它的質(zhì)量不足太陽的1/3。

事實(shí)上，這個(gè)研究小組已經(jīng)發(fā)現(xiàn)了Gliese581星系的3顆行星。第一顆行星在2005年被發(fā)現(xiàn)，其質(zhì)量與海王星相似，繞Gliese581公轉(zhuǎn)一周的時(shí)間是5.4天。此外，在發(fā)現(xiàn)這顆類地行星的同時(shí)，還發(fā)現(xiàn)了一顆質(zhì)量是地球8倍的行星，它繞Gliese581公轉(zhuǎn)一周的時(shí)間是84天，而Gliese581C公轉(zhuǎn)一周需要13天。

新行星是由安放在智利的歐洲南方天文臺(tái)太空望遠(yuǎn)鏡發(fā)現(xiàn)的。研究小組已經(jīng)把這一研究成果提交給了《天文學(xué)與天體物理學(xué)》雜志，但論文還尚未刊登出來。

紅矮星帶來突破

迄今為止，天文學(xué)家已經(jīng)在太陽系外發(fā)現(xiàn)了大約220顆行星，其中只有7顆結(jié)構(gòu)與地球類似。在這7顆類地行星中，除了Gliese581C，有2顆非常寒冷，剩下4顆由于距離其恒星太近而幾乎沒有存在生命的可能性。

有消息說，天文學(xué)家已把Gliese581C列為尋找外星生命計(jì)劃的主要研究對(duì)象，它很可能將成為歐洲航天局達(dá)爾文計(jì)劃鎖定的目標(biāo)。達(dá)爾文計(jì)劃將于2010年左右啟動(dòng)，目的是在太陽系外尋找生命。

目前，人類尋找地外生命的主要途徑就是搜尋與地球相似的行星。然而，這一工作卻困難重重。因?yàn)樾行潜旧聿话l(fā)光，只反射恒星的光芒，體積又比較小，再加上幾十、幾百光年的距離，實(shí)在是考驗(yàn)天文學(xué)家的“視力”。

但最讓天文學(xué)家頭疼的還不是這些，而是恒星那耀眼的光芒——它們讓行星變得黯然失色。打個(gè)比方，這就像是在其他星球上觀測(cè)太陽系，要從太陽的光芒中分辨出地球，而前者的亮度是后者的100億倍，難度可想而知。

無法直接觀測(cè)到，天文學(xué)家開始考慮一些間接的辦法。恒星與行星之間的運(yùn)動(dòng)模式并不是簡(jiǎn)單的“行星繞著恒星轉(zhuǎn)”，而是兩者圍著它們共同的質(zhì)心繞行，就像兩個(gè)手拉手的人轉(zhuǎn)圈跳舞一樣。只不過恒星的質(zhì)量比行星大得多，所以它看上去就像沒動(dòng)一樣。

在行星的牽引下，恒星規(guī)律性的繞轉(zhuǎn)會(huì)使它發(fā)出的光線發(fā)生周期性的擺動(dòng)，這被天文學(xué)家稱之為多普勒擺動(dòng)。觀察恒星光譜這種微小的擺動(dòng)，就能推斷附近必有一個(gè)看不見的行星在牽引它。很顯然，行星質(zhì)量越大、離其恒星越近，多普勒擺動(dòng)的效果就越明顯。因此，目前天文學(xué)家發(fā)現(xiàn)的太陽系外行星絕大部分是與木星相似的巨型氣態(tài)行星，質(zhì)量巨大，并不適宜生命的存在。

但這并不表示其他恒星周圍的行星真的大多是類木行星，只是依靠多普勒擺動(dòng)天文學(xué)家很難發(fā)現(xiàn)類地行星，因?yàn)樗鼈兲。译x恒星不可能太近。觀察凌星現(xiàn)象是目前尋找類地行星的主要途徑。

當(dāng)一顆行星經(jīng)過其恒星表面時(shí)，雖然行星本身不能被直接看到，但它引起的凌星現(xiàn)象會(huì)使恒星的光芒減弱，結(jié)束后光度又會(huì)恢復(fù)正常。此前，天文學(xué)家曾對(duì)很多與太陽類似的恒星進(jìn)行過觀察，希望看到凌星現(xiàn)象，但都無功而返。原因還是因?yàn)檫@些恒星發(fā)出的光芒太耀眼了。

幾年前，天文學(xué)家還沒有注意到光芒較暗的紅矮星，認(rèn)為這類恒星不可能有類地行星。領(lǐng)導(dǎo)發(fā)現(xiàn)Gliese581C的瑞士日內(nèi)瓦大學(xué)天文學(xué)家斯蒂芬妮?尤德里說，眼下歐洲天文臺(tái)的望遠(yuǎn)鏡將90%的時(shí)間都用于尋找類似于太陽這樣的恒星。Gliese581C的發(fā)現(xiàn)肯定會(huì)讓他們調(diào)整手中望遠(yuǎn)鏡的方向——太陽系附近的恒星中約80%是紅矮星。

有水的證據(jù)尚不充分

天文學(xué)家告訴我們，任何踏上Gliese581C行星的人都會(huì)很快變重，它的地心引力是地球的1.6倍。站在這顆行星上抬頭看，其所圍繞的紅矮星將以比我們的月球大20倍的樣子懸掛在空中，并且不會(huì)像我們的太陽一樣“東升西落”，因?yàn)檫@顆行星的自轉(zhuǎn)與公轉(zhuǎn)同步——Gliese581C行星每13天就繞其恒星公轉(zhuǎn)一圈。如此一來，它的一側(cè)總是處于被日光照射的狀態(tài)，另一側(cè)卻黑暗無光。

這只是一種推測(cè)，是否準(zhǔn)確尚不得而知。

就目前來說，派飛行員去這顆星球是不可想象的：地球上目前最快的飛行器要飛到這顆星球也需要幾十萬年時(shí)間。天文學(xué)家現(xiàn)實(shí)的做法就是通過觀測(cè)儀器來盡可能多地了解這顆星球，以回答“生命在宇宙間是否普遍存在”這一問題。

在接受媒體采訪時(shí)，尤德里推測(cè)，除了溫度與地球類似外，Gliese581C表面很可能還流淌著液態(tài)水。不過，他承認(rèn)這一推理僅僅是依據(jù)行星形成理論而非直接證據(jù)做出的。

研究小組成員之一、法國(guó)格勒諾布爾大學(xué)天文學(xué)家澤維爾?德爾弗希在一份聲明中表示：“眾所周知，液態(tài)水是生命存在的必備條件。鑒于其溫度和相對(duì)位置，這顆行星最有可能是未來搜尋地外生命的重要目標(biāo)。在茫茫宇宙的寶庫(kù)圖中，我們會(huì)用‘X把這顆行星標(biāo)示出來。”

一些天文學(xué)家認(rèn)為，目前就下Gliese581C存在液態(tài)水的結(jié)論還為時(shí)尚早。美國(guó)宇航局退休天文學(xué)家、美國(guó)天文學(xué)會(huì)發(fā)言人史蒂夫?馬蘭說：“在確定它有水或沒水之前，還需要做更多的研究。你不要想當(dāng)然地認(rèn)為，在向那里派出宇航員后，他們將會(huì)找到返回地球所需要的足夠的水?！?/p>

“Gliese581C的表面溫度適合液體水存在，與那里有沒有水是兩回事。”北京大學(xué)地球與空間科學(xué)學(xué)院焦維新教授說：“新行星離地球有20光年的距離。那么遠(yuǎn)的地方我們根據(jù)地面觀測(cè)，就斷定它含有多少液體水是不現(xiàn)實(shí)的。人類的技術(shù)還沒有達(dá)到那種程度?！?/p>

英國(guó)著名天體物理學(xué)家史蒂芬?霍金似乎也有意潑涼水。他說：“我設(shè)想(宇宙中)會(huì)有與地球一樣的行星，但那里是否有生命則是另一回事情?！?/p>