首次发现的7颗“恋母”行星有3个宜居？( 二 ) _小知识

我们如何寻找近40光年之外地球的兄弟呢？行星探测方式有许多种，常用的有视向速度法、凌日法、微引力透镜法，还有直接成像法等，全都介绍一遍得用上几节课的时间。对于TRAPPIST项目来说，顾名思义，它所使用是凌星法——当行星从恒星前方经过时，由于行星的遮挡效应，会使恒星星光在一定程度上变暗（其实变化极其微小，最大只有百分之一），我们从而可以推断行星的存在。
此次新闻发布会的主角TRAPPIST-1是该项目所发现的第一个超冷矮星系统（注：超冷矮星，指质量通常只有几十个木星质量的恒星）。 2016年5月的时候，欧洲和美国的科学家们曾联合利用此望远镜和更大口径的甚大望远镜（Very LargeTelescopes）对此系统进行观测，发现了三颗行星。而这一次，他们更进一步，利用口径0.85米的斯皮策太空红外望远镜，不仅对原已发现的行星做出了进一步确认，而且又发现了另外四颗类似行星（图4）。

图4：斯皮策望远镜(左)所观测到的7个行星的光变曲线示意图（右），凹陷的地方是因为行星的遮挡效应。
3颗宜居星球：虽有生命希望，然而危机重重
更重要的是，在新发现的4颗行星中，竟然有3颗行星位于我们一直在努力探索的宜居带中，也就是人们常说的“金发姑娘区”（Goldilocks Zone）。按照我们目前对于生命的理解，液态水是生命存在的最基本要求。所以一颗恒星既不能距离恒星太近，也不能距离恒星太远——太近，行星表面就会太热；太远，行星表面又太冷——都无法产生液态水存在的条件。当然，对于不同大小和温度的恒星而言，宜居带的位置和宽度会又差别。
在我们的太阳系中，金星、地球和火星位于宜居带中。和业已50亿岁的太阳相比， TRAPPIST-1系统中心的恒星TRAPPIST年龄只有5亿年，尺寸要比太阳小很多，直径只有太阳的1/10 ，仅比木星稍微大一点点（图5）。与此同时，它的温度也很低，表面温度大约为2550开尔文，所对应的亮度只有太阳的1/2000 。由此我们不难想见，它的宜居带也比太阳系里的宜居带更加靠近中心恒星。
在这七兄弟当中， 1e、1f 和1g三颗行星被认为是最有可能存在液态水的（图6）。尽管中心恒星的亮度相比太阳而言十分微弱，但因为它们距离恒星很近，所以接收到的中心辐射也不算弱——1e接收到的光和地球所接收的太阳光差不多， 1f上的光和火星上的相似。

图5：TRAPPIST系统和木星卫星大小比较图。

图6：绿色区域代表宜居带。

图7：1f上的想象图。
地球究竟是不是宇宙中孤独的生命载体？这是天文学家们一直以来在努力解答的问题，也是人类寻找宜居星球的初衷。尽管单从距离的角度判断，这几个行星都比较适合于生命的发展，但是生命是否真正存在，还取决于很多其他因素。
至少对于1e、1f和1g三颗宜居行星而言，生命存在并不乐观。这主要因为它们距离中心恒星比较近，很有可能已经被潮汐锁定——就像月球总是把自己的正面对着地球一样——这些行星有可能总是以固定某一面对着中心恒星，这对于生命的发展是很不友好的。
但宇宙又往往给我们以惊喜，生命也时常存在于我们意想不到的环境之中。生命的活动通常会在行星的大气中留下一些特征，所以关于这些行星中究竟有无生命存在，还需要我们对它们的大气展开进一步观测分析。

首次发现的7颗“恋母”行星有3个宜居？( 二 )

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