【博科園-科學(xué)科普】當(dāng)我們最終在地球之外的某個(gè)地方找到生命時(shí)，它將會(huì)是一個(gè)漫長(zhǎng)的探索的終點(diǎn)。生命可能不會(huì)向我們宣布它的存在，必須沿著一條長(zhǎng)長(zhǎng)的線索鏈找到它。就像科學(xué)家不斷告訴我們的那樣，線索鏈的開始是水。去年TRAPPIST-1系統(tǒng)的發(fā)現(xiàn)引起了極大的興奮。7顆行星圍繞著恒星TRAPPIST-1運(yùn)行，距離地球只有40光年。
印象概念圖顯示了幾顆環(huán)繞著超酷的紅矮星TRAPPIST-1的行星。新的觀察和分析已經(jīng)對(duì)所有7個(gè)地球大小的行星的密度產(chǎn)生了良好的估計(jì)，并表明它們富含揮發(fā)性物質(zhì)，可能是水。圖片版權(quán)：ESO
當(dāng)時(shí)天文學(xué)家們認(rèn)為至少有一些是類似地球的。但現(xiàn)在一項(xiàng)新的研究表明，一些行星可能比地球擁有更多的水。大約250倍。這項(xiàng)新研究的重點(diǎn)是7個(gè)trappi -1行星的密度。試圖確定密度是一項(xiàng)具有挑戰(zhàn)性的任務(wù)，它涉及到望遠(yuǎn)鏡世界中的一些能量屋。斯皮策太空望遠(yuǎn)鏡，開普勒太空望遠(yuǎn)鏡，和SPECULOOS(尋找可居住的行星，超過超酷的恒星)在ESO的帕納爾天文臺(tái)的設(shè)施都在研究中使用。
印象概念圖顯示了幾顆環(huán)繞著超酷的紅矮星TRAPPIST-1的行星。新的觀察結(jié)合非常復(fù)雜的分析，現(xiàn)在已經(jīng)對(duì)所有7個(gè)地球大小的行星的密度產(chǎn)生了良好的估計(jì)，并表明它們富含揮發(fā)性物質(zhì)，可能是水。圖片版權(quán)：ESO/M. Kornmesser
在這項(xiàng)研究中，三架望遠(yuǎn)鏡的觀測(cè)結(jié)果都是復(fù)雜的計(jì)算機(jī)模型，以確定7個(gè)特拉普斯行星的密度。因此我們現(xiàn)在知道它們都是由巖石構(gòu)成的，其中一些可能是質(zhì)量為5%的水(地球的質(zhì)量?jī)H為0.02%)。找到這些行星的密度并不容易。要做到這一點(diǎn)，科學(xué)家必須確定質(zhì)量和大小。這些行星是通過軌道交通方式發(fā)現(xiàn)的，當(dāng)行星通過恒星和我們之間的時(shí)候，恒星的光就會(huì)下降。通過這種方法可以很好地了解行星的大小，但僅此而已。
要找到質(zhì)量要困難得多，因?yàn)椴煌|(zhì)量的行星都有相同的軌道，并不能把它們分開。但是在像TRAPPIST-1這樣的多行星系統(tǒng)中，有一種方法。當(dāng)行星圍繞著trappi1 -1恒星運(yùn)行時(shí)，更大的行星會(huì)干擾其他行星的軌道，而不是更輕的行星。這改變了過渡的時(shí)間。這些影響是“復(fù)雜和非常微妙的”，并且需要大量的觀測(cè)和測(cè)量，以確定它們的密度。
該研究的主要作者Simon Grimm解釋了它是如何做到的：TRAPPIST-1行星是如此緊密地相互作用，以至于它們相互干擾，所以當(dāng)它們經(jīng)過恒星前的時(shí)候，會(huì)有輕微的變化。這些變化取決于行星的質(zhì)量、距離和其他軌道參數(shù)。使用計(jì)算機(jī)模型，模擬行星的軌道，直到計(jì)算的過渡與觀測(cè)值一致，從而得出行星質(zhì)量。
那么水呢?
首先這項(xiàng)研究沒有發(fā)現(xiàn)水。它檢測(cè)到可能是水的揮發(fā)性物質(zhì)。無論他們是否證實(shí)了水的存在，這些仍然是非常重要的結(jié)果。正在尋找系外行星，下一步是確定系外行星的大氣層的性質(zhì)。團(tuán)隊(duì)成員埃里克·阿格爾對(duì)這一事件的意義發(fā)表了評(píng)論:一段時(shí)間以來，系外行星研究的目標(biāo)是探索行星在大小和溫度上的組成。TRAPPIST-1的發(fā)現(xiàn)和在智利的ESO設(shè)施的能力以及NASA的太空望遠(yuǎn)鏡在軌道上的發(fā)現(xiàn)使得我們第一次看到了地球大小的系外行星是由什么組成的!
這張圖比較了太陽系行星的大小、質(zhì)量和估計(jì)的溫度。這些顏色表示溫度和黑線與太陽系中類地行星的密度和組成相匹配。這條線上的行星密度較小，而下面的行星密度更大。圖片版權(quán)：EXO/S.Grimm et. al.
這項(xiàng)研究并沒有告訴我們是否有任何的特拉普行星有生命存在，或者即使它們是可居住的。這只是希望，也許有一天，能在某個(gè)地方找到生命。研究報(bào)告的合著者、伯爾尼大學(xué)的布里斯-奧利維爾·德莫里說：密度雖然是行星組成的重要線索，但對(duì)可居住性沒有任何意義。然而研究是向前邁出的重要一步，因?yàn)閷⒗^續(xù)探索這些行星是否能夠維持生命。
這張圖比較了7個(gè)trappi -1行星的質(zhì)量和能量輸入，以及四個(gè)太陽系最內(nèi)部的行星的特性。圖片版權(quán)：NASA/JPL-Caltech
這是研究在特拉普系統(tǒng)中對(duì)不同行星的研究結(jié)果：
1、TRAPPIST 1-b和1c是兩個(gè)最內(nèi)層的行星，它們很可能有巖石核，周圍環(huán)繞著比地球厚得多的大氣層。
2、TRAPPIST-1d是行星中最輕的，約占地球質(zhì)量的30%。我們不確定它是否有一個(gè)大的大氣層，一個(gè)海洋或者一個(gè)冰層。
3、TRAPPIST-1e有點(diǎn)讓人吃驚。它是恒星系系中唯一比地球密度稍高的行星。它可能有一個(gè)密集的鐵芯，它不一定有厚厚的大氣層，海洋或冰層。
4、TRAPPIST-1e是一個(gè)謎，因?yàn)樗雌饋肀绕渌行嵌家獜?fù)雜得多。它與地球最相似的大小，密度和它從恒星接收到的輻射量。
5、TRAPPIST-1f, g和h可能有冰凍的表面。如果它有稀薄的大氣，就不太可能包含在地球上發(fā)現(xiàn)的重分子，比如二氧化碳。
TRAPPIST-1系統(tǒng)將會(huì)被研究很長(zhǎng)時(shí)間。它有望成為詹姆斯·韋伯太空望遠(yuǎn)鏡的首批目標(biāo)之一(我們希望如此)。這是一個(gè)非常有趣的系統(tǒng)，不管有沒有行星被認(rèn)為適合居住，研究它們將會(huì)教會(huì)我們很多關(guān)于水，適居性和生命的探索。
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