太阳系外“超级地球”大气层中含有大量水蒸气

太阳系外“超级地球”大气层中含有大量水蒸气

(作者：Kenji Kee )

 

据国外媒体报道，天文学家首次在一超级类地行星的大气层中发现了大量水蒸气和云层。科学家们通过折射的星光分析出其大气层的成分。结果显示，它的大 气层富含水蒸气，甚至在地表有海洋，但由于它距离所环绕的恒星距离仅为200万公里，因此其地表的温度有200摄氏度，有生命存在的可能性不大。

这个于2009年发现的类地行星被命名为“GJ 1214b”。它距离地球仅为40光年，直径是地球的2.6倍，质量是地球的6.5倍，是迄今发现的第二颗最小太阳系外行星。这颗有水行星被归入“超级地 球”行列。超级地球是指一种绕行恒星公转，因质量约为地球的二至十倍，被归类在温度较热且较无冰层覆盖的类海王星与体积大小近似地球之行星中间的星体。
科学家曾在其它行星和大气层中发现过水，但是在类地行星大气层中发现水蒸气还是第一次，这是近十年来探索太阳系外类地行星大气层的最新进展。哈 佛-史密松森天体物理中心的系外行星观察员雅格布-毕恩（Jacob Bean）说：“这是朝探索可能适合人类居住行星这方面的工作方向迈出的一大步。”
2002年，科学家首次检测太阳系外行星大气层，那被认为是一次巨大的成功。现在，仅仅8年过后，系外行星大气研究成为一个蓬勃发展的领域。天 文学家希望最终能找到真正的类似地球的行星：有液态水和气体，以及适宜生命生存的小型岩石行星。所以分析系外类地行星的大气组成对于这项研究是至关重要 的。毕恩说：“最终的目标是要设法寻找生命信号，我们要朝着这个方向努力。”
自1995年发现第一颗“超级地球”后，天文学家又陆续探测到270多颗，大多如木星及土星般巨大，但有一些比较类似地球，下面介绍五颗最典型“超级地球”，它们的出现增强了天文学家在地球和太阳系之外找到另一颗适合生命存在的行星的信心。
1、有水超级地球：GJ 1214b

GJ 1214b是一颗表面富含大量水资源的岩石行星。这颗行星75%的表面区域被水和冰覆盖，留给岩石的区域只有四分之一左右。但由于温度太高，它无法支持地球型生命存在。但天文学家认为这颗行星与此前在太阳系外发现的任何系外行星相比更接近地球。
虽然GJ 1214b的母星是一颗昏暗的红矮星，亮度只有太阳的三千分之一，但由于二者之间距离太近，仅为130万英里(约合209万公里)，它的表面温度高达 200摄氏度。绕母星轨道运行一周只需要38小时。GJ 1214b围绕位于蛇夫星座的红矮星GJ 1214旋转，距离地球仅为40光年。
2009年，哈佛-史密森尼中心研究生、天文学家查克里-伯塔利用小型地面望远镜阵列发现了这颗有水行星。他表示：“尽管温度很高，但它仍旧是一个有水世界。与其它任何已知系外行星相比，这颗行星体积更小，温度更低并且与地球更为接近。”
GJ 1214b可以说是一个热气腾腾的“水世界”。著名行星猎人、美国加利福尼亚州大学杰弗里-马西教授对这个水世界可能呈现的景象进行了推测。他说：“它可能拥有深度极高的海洋，应该呈液态。由于母星赋予的热量，存在一个类似桑拿浴的蒸汽大气层。”
2、最小的超级地球：COROT-7b

“CoRoT-7b”行星确认于2009年10月，它围绕着一颗距离地球大约480光年的恒星公转。COROT-7b的体积仅是地球的1.7 倍，质量是地球的5倍。它是迄今发现的第一颗最小系外“超级地球”。尽管它的表面是岩质地表，但是由于它过于接近主恒星，白天的一面温度最高时可能达到 2200摄氏度，因此它的表面并不适宜生命的存在。
3、首颗含生命元素的超级地球：HD 189733b

HD 189733b是首颗在大气中检测到了有机分子和水分子的太阳系外行星，质量与木星相当。加州理工学院天文学家卡尔-格瑞麦尔（ Carl Grillmair ）领导的研究小组于2008年利用哈勃太空望远镜和斯皮策太空望远镜观测，在它周围发现了水蒸气、甲烷和二氧化碳存在的迹象。它是首批发现的拥有大气层并 确定成分的系外世界。
4、第二颗含生命元素的超级地球HD 209458b

2002年，哈佛天文学家大卫-查博内欧（David Charbonneau ）和同事利用哈勃太空望远镜对准这个木星大小的类地行星进行观测，首次发现了钠原子的迹象。“哈勃”和“斯匹策”空间望远镜传回的观测数据表明，在HD 209458b的大气层中同时存在着水分子、甲烷分子和二氧化碳分子。这些是支持生命存活的基本元素。
据悉，HD 209458b是目前科学家们发现的第二颗在其上同时存在着水分子、甲烷分子和二氧化碳分子的太阳系外行星。科学家们指出，水、甲烷和二氧化碳是典型的生物标志物，它们的同时存在可极大地提高生命形态产生的几率。
5、被直接拍摄到的超级地球：Fomalhaut b

因为与地球大小相近的系外行星比较小，研究其大气的最好办法是扫除星光的干扰，对其进行直接拍照。2008年，这张照片被哈勃太空望远镜拍到， 是在我们太阳系之外被直接拍摄到的行星照片之一。照片显示：400亿公里之外，被飞扬的尘土遮蔽真实面目的Fomalhaut b，中心部分的恒星耀光被行星遮挡。
6、寻找地球双胞胎

在寻找类地行星问题上，人类已经进入一个新的阶段。正是为了寻找适合生命存在的地方，所以人类才寻找比“超级地球”更类似地球的行星--地球双 胞胎。天文学家表示，已经被发现的“超级地球”还只是冰山一角，而随着现代观测手段的进步和新一代技术革新，发现“超级地球”的速度会越来越快。目前，美 国宇航局的开普勒航天器上搭载有人类最大望远镜，开普勒航天器也已被送入地球外轨道，它将可能首次找到适合居住的类地行星。将来，人类将可能找到围绕着类 似太阳这样的恒星公转、并且适宜人类居住的行星。而一旦发现了这样的行星，科幻小说中经常出现的星际移民将可能成为现实。