人类首次发现的系外行星是20世纪90年代。它是围绕太阳星公转的系外行星PEMATY 51B,距离地球约50.9光年,质量是木星的一半,但体积是木星的两倍,属于游牧行星,表面温度约为1000。
这样的星球几乎不可能存在类地生命,但飞马座51b的发现,开启了人类对系外行星的探索,自这次里程碑式的发现以来,科学家们已经证实了1200个行星系统中的超过1900个系外行星的存在。
科学家们一直在寻找可能适合居住的系外行星,但它们真的存在吗?
2009年,美国NASA的开普勒太空望远镜升空,通过凌日探测,它花了九年时间执行行星搜寻任务,一共发现了2662颗系外行星,其中很多行星都有可能孕育生命。
我们要判断哪些是可以支持生命存在的系外行星,首先要看的是在宜居带围绕其主恒星运行的行星,这个区域内水是可以以液态的形式存在于行星表面的。
2016年,通过多普勒光谱,科学家发现了比邻星 b,这是目前已知的离太阳系最近的系外行星,距离地球4.2光年,它就位于自己的母恒星——比邻星的宜居带内,如果行星的大气层条件与组成成分合适,就可以让行星表面有液态水存在。
比邻星是一颗质量只是太阳约十分之一的红矮星,因此它的寿命可以达到3万亿至4万亿年,是太阳预估寿命极限的300到400倍,如果,未来人类能够走出太阳系,我们的邻居比邻星极有可能是人类的下一个家园。
但在2019年,多个正在运作的望远镜同时记录到了比邻星强大的耀斑爆发,他们发现,在紫外光波段观测下,这颗恒星的亮度从正常值跃升到1400倍只用了短短几秒钟的时间。
如果那时比邻星b上存在和地球相似的有机体,那么,他们可能还没意识到发生了什么,就已经被来自母恒星的强大紫外线夺去了生命。而且比邻星上经常有耀斑发生,所以比邻星 b 并不是合适的宜居行星候选者。
之后,科学家们在已发现的系外行星中继续筛选,确定了 24 颗可能适合生命出现和进化的超级地球。
在一般情况下,超级地球只以质量作为判定条件,普遍认为超级地球质量上限是地球质量的10倍,而温度、成分、轨道参数、适居性或者星球环境等条件都不包括在内。
但近期,一个名叫勒内·海勒的德国天体生物学家,列出了一些更具体的要求,他认为,一个适合生命演化的星球,应该比地球半径更大,质量更重,更温暖湿润,并且应该位于比太阳寿命更长的恒星周围。
根据海勒假设的条件,超级地球被重新框定了范围:一个宜居的世界的大气层应该充满大量的水分、云层、保持充分的湿度,年龄大约在50亿到80亿岁之间,尺寸比地球大10%,平均温度比地球高5℃,大气中的氧气含量在25%~30%之间,它们环绕的恒星应该是K型恒星,比我们G型的太阳更小,亮度更低,燃烧得更稳定,寿命应该在200亿年到700亿年之间。
那我们就来认识一些符合条件的超级地球。
开普勒22b,距离地球638光年,大小大约是地球的2.4倍,可能具有富含挥发物质的液态或气态外壳。有证据表明,假设该表面不受极端温室效应加热的影响,恒星表面温度是适中的,其热平衡温度约为-11℃,而地球的是-18℃。
这与地球的温度非常接近。它所围绕的恒星是一颗类似于太阳的黄矮星,这颗恒星发出的光比太阳光弱大约25%,但寿命很长,这意味着开普勒22b可以在很长一段时间内孕育生命。但它距离地球实在太遥远了,有600光年,即使我们可以用光速飞行,也要花上600年的时间才能到达这颗星球。
有没有离我们更近一点的超级地球呢?
我们再来看看距离地球约20光年的格利泽581系统,这个系统的中心恒星质量大约是太阳质量的三分之一,里面的两颗恒星都位于宜居带内,分别是格利泽581g和格利泽581c。
其中格利泽581g是一颗与地球类似的岩石行星,直径大约是地球的1.2~1.4倍,亿年大约是37天,拥有和地球相似的稳定大气层,表面可能有湖泊、河流、甚至是海洋,引力也与地球接近。
格利泽581c也是与地球类似的岩石行星,直径大约是地球的2倍,“一年”仅有13天,它也有大气层,但是大气层厚薄还不清楚,日过大气层比金星还厚,那温度就会很高,液态水无法存在,自然也不适合生命居住。
但这些超级地球的发现,还是极大地鼓舞了全世界的天文学家,毕竟每一次的新发现,都能扩大发现地外生命的可能性,宇宙这么大,我们可能会是唯一的生命体吗?