朗讀系外行星漫遊指南 | 從《災星異變》中的開普勒22b星聊起第系外行星漫遊指南

2022年04月06日 11:19
新浪科技綜合
　　來源： 火星學會MarsSociety
　　迄今為止我們太陽系之外的已發現行星總數已經達到5005顆。 雖然我們知道太陽系外的很多行星，但我們對它們的了解並不多，包括它們的大氣細節，或者它們是否有水，這些水可能會帶來生命存在的可能性。 在所有這些行星中，只有21顆在其恒星周圍的位置和大小適合生命存在（至少我們在地球上是這樣認為的）這幾顆行星既不太熱也不太冷，可能也不太大，是尋找生命的最佳地點，盡管其他幾十顆行星雖然不太理想，但也有一些合適的條件。 下圖是可能適宜人類移居的類地行星：
　　在20世紀80年代，那時我們並不知道太陽系外的任何行星。 在已知的5005顆系外行星中，有4900顆位於距離我們幾千光年的範圍內。 想想看，我們距離銀河系中心3萬光年；星系中還有很多我們還沒有發現的行星，多達1000億到2000億。 這是令人興奮的。 
　　開普勒太空望遠鏡 KEPLER SPACE TELESCOPE
　　開普勒任務負責發現2600多顆行星——其中大部分是我們已知的世界。 有成千上萬個世界可供選擇。 「就其大小和宜居帶位置而言，它是開普勒發現的最像地球的行星，也是迄今為止發現的最像地球的行星之一。 」
　　對太陽系外的世界的探索已經進行了幾個世紀，但實際上只是在最近幾十年才開始成型。 第一次確證發現太陽系外的世界是在上世紀90年代才被證實的。 自那以來，在2009年至2018年期間，已經發現了4000多顆系外行星，其中大部分是由開普勒太空望遠鏡發現的。 開普勒被設計成能夠連續觀測整個太空區域，而不僅僅是一顆特定的恒星。 這一點很重要，因為過境事件可能很短暫，失去聯系可能意味著失去它們。 
　　開普勒利用淩日法探測太陽系外行星。 開普勒將自己指向天空的特定區域，測量恒星的視亮度，尋找進入光圈的光量的間歇性下降。 視光的減弱表明有物體經過。 但這還不足以證實行星的存在。 任何數量的現象都可能導致恒星的亮度暫時下降。 這就是為什麼開普勒望遠鏡需要至少三次重複的變暗事件來確認行星的存在。 
　　開普勒22b Kepler-22b ；
　　最近的一個美劇《Raised by Wolves》異星災變就是講述兩個機器人授命在開普勒22b星球撫育人類後代的故事（斯科特異形系列體系）
　　斯科特表示：「我一直在尋找科幻題材的新疆界，這部劇集將展現一個與眾不同、充滿想象力的世界，同時這部劇也提出了這樣的問題：是什麼讓我們成為了人類？是什麼構成了一個家庭？如果我們能重新來過、消除我們所在星球的混亂會怎麼樣？我們能幸存下去嗎？
　　我們能做得更好嗎？」
　　Credit： HBO Max
　　開普勒22b（英語：Kepler-22b）是NASA開普勒空間望遠鏡所發現第一個位於類太陽恒星適居帶的太陽系外行星。 開普勒22b位於天鵝座內，半徑大約是地球的2.4倍（海王星半徑60%），距離地球600光年，環繞著類太陽恒星開普勒22公轉。 
　　開普勒-22b的發現當時的頭條新聞把它定位為另一個地球圍繞著一顆遙遠的恒星運行。 
　　這顆恒星一顆黃色的矮星，但比太陽更小、更老、更暗。 它的大小和亮度意味著它釋放的熱量沒有我們習慣的那麼多。 幸運的是，開普勒-22b的軌道離母星的距離比地球離母星的距離要近一些，這或多或少使情況趨於平衡。 然而，當涉及到一個世界是否宜居時，與恒星的距離並不是唯一的影響因素。 了解一顆行星的大氣類型是很重要的，因為它對平均溫度的影響即使不是更大，也是同樣大的。 這只是在最基本的條件下是正確的，當與存在於銀河系中的各種世界相比時。 事實上，盡管開普勒有很多相似之處，但如果我們有機會訪問它，它對我們來說仍然是完全陌生的。 
　　開普勒22b距離其母恒星的距離比地球距離太陽少15%。 軌道半徑是地球軌道的85%，公轉周期289.9地球日。 從開普勒22b的母星所發射出的光能量比太陽少25%。 距離和光能量的狀態組合在一起就是行星表面適合生命生存的適當溫度。 科學家預測如果該行星無大氣層，其表面平衡溫度大約是-11 °C。 如果有類似地球因為大氣層造成的溫室效應，該行星表面的溫度大約是22 °C。 要注意的是，開普勒22b可能因為其體積過大而難以存在生命。 其狀態可能比較不像地球，反而較接近海王星，擁有一個岩石核心和液體與氣體混合的表面，或者完全是液態海洋的表面。 無論如何，該計劃的其中一位科學家娜塔莉·巴塔爾哈（Natalie Batalha）推測生物不無可能存在於這樣的海洋之中。 該行星存在生命的可能性激勵了SETI（搜尋地外文明計劃 （Search for extraterrestrial intelligence））將執行的研究中把開普勒22b列為優先選項
　　生活在開普勒-22b上實際上會是什麼樣子？
　　至今開普勒22b的確切質量和表面成分仍不清楚。 
　　一開始據估計該行星質量可能達到地球35倍，類似海王星的氣體巨行星，但最可能的狀況是地球10倍質量的海洋行星。 該行星也可能因為其灼熱表面被稱為「超級金星」（Super Venus）。 既然開普勒22b體積比地球大，它的成分可能和地球不同，該行星視其實際質量可能由岩石或、液體或氣體組成，因此可能是超級地球或「暖海王星」。 
　　未來的系外行星任務可能會揭示這個有趣的遙遠世界的更多細節，但我們目前所知道（或懷疑）的情況與屏幕上呈現的完全不同。 盡管如此，即使未來的知識將開普勒-22b從可居住行星的池中排除，系外行星研究的科學正在充分明確一件事。 銀河系和宇宙中，到處都是世界，其中很多可能有維持某種生命的能力。 太空探索的未來是光明和誘人的，讓我們希望未來的探索是基於對知識的渴望，而不是為了逃離危險或逃離我們自己。 
　　如果我們假設大氣層與地球相似，我們所面對的是一個空氣可呼吸、天氣稀薄的星球。 田園詩般的聲音。 
　　事實上，它聽起來比《Raised by Wolves》中呈現給我們的世界要好得多。 至少在我們考慮到地球的其他屬性之前。 開普勒-22b在大小上被描述為與地球類似，這在一定程度上是正確的。 事實上，它是地球直徑的2.4倍，直徑的2.4倍並不等於質量的2.4倍。 在這裏，我們再次遇到了未知。 如果不知道這顆行星的組成，我們就無法計算它的質量。 開普勒-22b可能主要是氣態的，在這種情況下，它可能沒有那麼大，但也可能不是一個非常有趣的居住地。 它的組成可能與地球非常相似，主要由岩石、鐵、冰和水組成。 在這種情況下，它的質量大概是地球的10 - 15倍。 
　　表面的引力明顯是我們在地球上體驗的兩倍多，日常引力會讓開普勒上的生活和移動變成一件苦差事。 好消息是，如此高的重力可能意味著劇中的那些巨型蜥蜴不會或不可能在那裏存在，至少不會在一個岩石表面的行星上存在。 地球上的重力造成了動物體型的上限，直到它們自身的重量把它們拉下來。 更高的重力通常意味著更小的動物。 即使在細胞水平上也是如此。 
　　這就是為什麼地球上曾經存在過的最大的動物都生活在水裏，因為水的引力是最小的。 這就引出了關於開普勒-22b的最後一點。 那裏很可能被一個全球性的海洋所覆蓋。 在一次采訪中，開普勒的一名科學家表示，開普勒-22b可能更像海王星，而不是地球，它有一個岩石內核和一個跨越行星的巨大海洋。 對巨型蜥蜴來說，這是個好消息，但對任何希望在那裏建立新家的人類殖民者來說，就沒那麼多了。 
　　除了我們熟悉的開普勒22b，其實還有很多移居地外行星，比如
　　開普勒- 1649 c
　　NASA illustration of Kepler-1649c，  NASA/Ames Research Center/Daniel Rutter
　　「I THINK MY YOUNGER SELF WOULD BE IN SHOCK。 」
　　K2-138
　　傑西·克裏斯蒂安森（Jessie Christiansen）是美國宇航局系外行星檔案館的首席科學家，此前曾是開普勒任務的一名工作人員。 她還與淩日系外行星天空調查（TESS）任務的科學家們合作，這是TESS後續工作組的一部分。 與開普勒望遠鏡不同，TESS觀測的是整個天空，而不是一小塊。 因為每一個新行星都超級酷，另一個世界填補了我們周圍的空白，」
　　K2-138系統，六顆行星系統，還會播放音樂！」
　　顧名思義，K2-138是在K2任務數據中發現的。 一群平民科學家發現了令人信服的證據，證明存在五顆行星，也發現了存在第六顆行星的有力證據，這些緊密的、大部分是海王星大小的行星相互共振，這意味著每三個軌道完成一個，下一個軌道就會運行兩次。 這使得它們的軌道有節奏，如果轉換成聲音，就會產生一種完美的宇宙音樂。 更像約翰·凱奇，而不是約翰尼·卡什，但還是很美。 
　　HIP 41378F
　　雖然地球大小的世界可能會獲得所有的榮耀，但還有很多行星——形狀怪異，大小怪異。 一些巨大的世界非常奇怪。 以HIP 41378f為例。 它看起來很大，但這麼大的體積容納了一顆有點膨脹的行星。 HIP 41378f可能隱藏著一個秘密，可能使它成為外土星。 
　　「這顆行星的大小和土星差不多，但質量大約是土星的8倍。 從表面上看，它似乎超級膨脹，我們不知道這樣的行星是如何形成的，除非。 。 。 。 。 這顆行星有光環！」
　　帶光環的系外行星並非史無前例。 天文學家們懷疑它們的存在，包括在地球和海王星之間圍繞著比鄰星運行的世界。 但是HIP 41378f的光環可能會穿過它的恒星，天文學家可以通過韋伯望遠鏡看到這些光環。 但HIP 41378f可能是我們確認的第一顆系外行星。 
　　「我們現在正試圖通過哈勃和JWST的觀測來驗證這一理論，」López-Morales說。 「如果這顆行星確實有環，這將是我們第一次探測到系外行星周圍的環，這非常令人興奮。 」
　　PROXIMA CENTAURI B
　　半人馬座比鄰星b的照片顯示了它的恒星——以及附近的兩顆半人馬座阿爾法星——可能會出現在天空中。 
　　距離恒星足夠近，液態水不會蒸發，但又不至於結冰的行星——通常被稱為「宜居帶」或「適居帶」。 
　　要想進入這個最嚴格的目錄，行星必須是岩質的（在地球半徑的一半到1.6倍之間），質量不能超過地球的3倍。 這些行星中只有21個入選。 雖然所有人都在關注一個39光年外的星系，它有7個地球大小的行星，但Méndez喜歡呆在離地球更近的地方。 
　　「大多數人會說TRAPPIST-1，但我喜歡比鄰星b，因為它很接近，」
　　KEPLER-1708B OR KEPLER-1625B
　　Kepler-1625-bI， if it exists， would be the strangest moon we know of 。 。 。  for now.NASA， ESA， and L。  Hustak （STScI）開普勒-1625- bi，如果它存在的話，將是我們所知道的最奇怪的衛星……
　　這些行星與木星或土星更接近，從而找到更像我們的太陽系的系統。 這項工作的一部分最終是尋找更遠的氣體巨星，希望不僅能找到行星，還能找到巨行星附帶的東西——包括光環和衛星。 
　　開普勒-1708b和開普勒-1625b都是氣體巨星，在長周期軌道上比木星大很多。 但他們有一些讓天文學家非常興奮的東西：基平和他的研究生發現的關於衛星的有力證據。 如果這些衛星存在的話，以我們太陽系的標准來看，它們將是非常不尋常的。 這兩顆行星的大小和質量都和海王星差不多，如果它們有自己的軌道，那麼毫無疑問它們都是行星。 
　　半人馬座比鄰星（Proxima Centauri）周圍的行星
　　HD 114762 B - HD 114762 B
　　半人馬座比鄰星（Proxima Centauri）周圍的行星。 比鄰星是一種小型恒星周圍的類地行星。 HD 114762 B - HD 114762 B已經不再被認為是一顆可能存在的行星，但在1989年被發現後，它仍然是一個謎，介於一顆行星和一顆更大的被稱為褐矮星的物體之間。 
　　這一發現發表在1989年的《自然》雜志上，一些人認為這是迄今為止發現的第一顆系外行星。 ‘巨行星’這個術語只是抽象的，」Blake說。 但是，它的質量還不確定（它也可能是一顆更大的褐矮星）。 最近使用蓋亞數據進行的分析表明，它可能太大了，不可能是一顆行星。 」戴夫·萊瑟姆（Dave Latham）是1989年那篇論文的第一作者。 Dave已經（並將繼續）有一個驚人的職業生涯，他是系外行星領域的真正先驅。 」「他也是一個非常親切和慷慨的人。 」HD 209458 B -在有淩日之前，有徑向速度。 它通過觀察恒星的光譜來發現恒星位置的微小變化，這是由行星對其的牽引引起的。 自20世紀40年代以來，天文學家就懷疑淩日法能找到行星，但需要足夠靈敏的光度計（測量光的變化）來首先探測到它們，而光度計直到20世紀末才出現。 天文學家在使用淩日法之前，首先以徑向速度觀測了HD 209548b行星，這為其他研究打開了大門。 
　　reference：

《系外行星漫遊指南 | 從《災星異變》中的開普勒22b星聊起》完，請繼續朗讀精采文章。
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