一顆恒星周圍 三個類地行星

美國宇航局2017年2月22日宣布，該局的斯皮策太空望遠鏡發(fā)現(xiàn)了第一顆由7顆地球大小的行星環(huán)繞的恒星，其中3顆行星位于可居住區(qū)域。天文學(xué)中的可居住區(qū)域是指恒星周圍的一片區(qū)域，這里的巖石行星很可能存在液態(tài)水，因而可能存在生命。

這一發(fā)現(xiàn)創(chuàng)下了太陽系外一顆恒星周圍位于可居住區(qū)域的行星最大數(shù)量。如果大氣條件合適，所有這7顆行星都可能存在液態(tài)水。不過，最可能存在液態(tài)水的行星，依然是位于可居住區(qū)域的那3顆行星。

科學(xué)家說，上述發(fā)現(xiàn)是在尋找太陽系外可居住環(huán)境方面的一個里程碑。地球人在宇宙中是不是唯一智慧生命？這是一個很大的科學(xué)謎題。而首次在可居住區(qū)域發(fā)現(xiàn)這么多行星，無疑是朝著破解這個大謎題前進了一步。

這個系外行星系統(tǒng)位于距離地球大約40光年的寶瓶座，算是相對靠近我們。這個系統(tǒng)被稱為“特拉匹斯特”，這個名字是“凌日行星和星子小型望遠鏡”（位于智利）的縮寫?？茖W(xué)家2016年5月宣布，借助于“特拉匹斯特”望遠鏡，他們發(fā)現(xiàn)了“特拉匹斯特”系統(tǒng)中的3顆行星。在包括歐洲南方天文臺的“歐洲超大望遠鏡”等在內(nèi)的多座地面望遠鏡協(xié)助下，“斯皮策”證實了這3顆行星中的兩顆的存在，還發(fā)現(xiàn)了另外5顆，從而讓這個系統(tǒng)中的行星數(shù)量上升至7顆。

運用“斯皮策”獲得的數(shù)據(jù)，科學(xué)家精確測定了這7顆系外行星（合稱“特拉匹斯特-1”行星）的大小，并且首次估算出其中6顆的質(zhì)量，從而進一步估算出它們的密度?；诿芏裙烙嫞疤乩ニ固?1”行星很可能都是巖石行星。進一步的觀測將不僅有助于確定它們是否富含水，而且可能揭示它們的表面是否存在液態(tài)水。第7顆（也是距離母恒星最遠的一顆）“特拉匹斯特-1”行星的情況尚未被估計，科學(xué)家相信它可能是一個冰雪世界，但是否如此有待觀測。

“特拉匹斯特-1”行星的奇妙在于，它們是首批被發(fā)現(xiàn)環(huán)繞這一類恒星的地球大小的行星。對于研究有潛在可居住性的地球大小的系外行星來說，它們也是最佳目標。與太陽截然不同，“特拉匹斯特-1”恒星是一顆超低溫矮星，這讓近距離環(huán)繞它的行星表面也可能存在液態(tài)水，而這樣的近距離在太陽系中是不可能的。所有7顆“特拉匹斯特-1”行星與其母恒星的距離都比水星距離太陽還近，這些行星彼此間也靠得近。如果你站在其中一顆行星表面，甚至能看見其他6顆的地貌特征和云層。自不必說，這6顆行星在另一顆行星天空中顯得比從地球上看去的月球更大。

這些行星或許還被潮汐鎖定至母恒星，即行星的同一個半面一直朝向母恒星，這個半面永久處在白天，另一個半面永久處在黑夜。這意味著，這些行星上的天氣模式與地球的完全不同，例如強風在這些行星上從白天的半球吹到夜晚的半球，還有很極端的溫度變化。

“斯皮策”是一部紅外望遠鏡，它在環(huán)繞太陽的過程中尾隨地球，很適合研究在紅外光（其波長超過人眼所能見范圍）中最明亮發(fā)光的“特拉匹斯特-1”恒星。2016年秋季，“斯皮策”連續(xù)觀測“特拉匹斯特-1”恒星近500小時?！八蛊げ摺痹谄滠壍乐械亩ㄎ缓塥毺兀康氖亲屗梢杂^測行星足夠多的凌日現(xiàn)象，以揭示系外恒星-系外行星系統(tǒng)的復(fù)雜構(gòu)架。科學(xué)家讓“斯皮策”在自己“暖和任務(wù)”期間觀測凌日行星的能力最大化。在“斯皮策”完成前5年的運作后，它的冷卻劑耗盡，從而進入“暖和任務(wù)”期。

美國宇航局“斯皮策科學(xué)中心”負責人凱里說，“特拉匹斯特-1”行星的發(fā)現(xiàn)是“斯皮策”運作14年來最激動人心的探測結(jié)果。2017年秋季，“斯皮策”將繼續(xù)深化對這些行星的了解，以便JWST跟進研究它們。對“特拉匹斯特-1”系統(tǒng)的更多觀測，肯定會揭示更多秘密。

在“斯皮策”發(fā)現(xiàn)這7顆系外行星后，“哈勃”啟動了對其中4顆的篩查，包括那3顆位于可居住區(qū)域內(nèi)的行星。這種篩查性觀測，旨在評估這些行星是否有主要由氫組成的膨脹大氣層。在太陽系中，海王星大氣層具有這樣的特點。2016年5月，“哈勃”團隊觀測了最靠近“特拉匹斯特-1”恒星的兩顆行星，未發(fā)現(xiàn)表明這些行星有這類膨脹大氣層的證據(jù)。這強化了這樣一種推測：這些行星是巖石行星。

科學(xué)家說，對于在未來10年中研究地球大小的行星周圍的大氣層，“特拉匹斯特-1”系統(tǒng)提供了最佳機遇之一。美國宇航局用于搜尋系外行星的“開普勒號”（簡稱“開普勒”）太空望遠鏡，也在探索“特拉匹斯特-1”系統(tǒng)，包括測量因為行星凌日而造成的“特拉匹斯特-1”恒星亮度的微弱變化?！伴_普勒”在其K2任務(wù)期（已于2017年3月結(jié)束）的觀測結(jié)果，將讓科學(xué)家細化對7顆“特拉匹斯特-1”行星特點的分析，并且搜索“特拉匹斯特-1”系統(tǒng)中可能存在的更多行星。

科學(xué)家計劃，運用定于2018年發(fā)射的JWST，對“特拉匹斯特-1”行星做跟進研究?！八蛊げ摺薄肮焙汀伴_普勒”將在這方面提供幫助。由于更高的靈敏度，JWST除了將探查水、甲烷、氧、臭氧及行星大氣層中其他成分的化學(xué)指紋，還將檢測行星溫度和表面壓力，這些都是檢測行星可居住性所涉及的重要因素。