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宜居行星,不僅擁有地利,還需搶占天時

一項新的研究表明,在我們銀河系132億年曆史中早期形成的岩石行星,相比後來形成的行星,産生的環境對于生命發展更友好。研究人員說,形成于銀河系曆史較早時期的行星更有可能形成适宜的地質構造、磁場以及其他我們所知的利于生命進化存續的條件。

宜居行星,不僅擁有地利,還需搶占天時

圖解:藝術家對可能宜居的地外行星——開普勒-1649c的描繪,這顆行星圍繞着它的主紅矮星運轉 (圖源:© NASA/Ames Research Center/Daniel Rutter)

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“行星的地質構造對生命的繁息十分重要,而最佳的地質構造條件貌似隻存在于銀河系早期形成的行星中,而這之後便很難再現,”悉尼麥格理大學麥格理行星研究中心的主管、主要研究者克雷格·奧尼爾說道,“對存在的生命來說,他們擁有的條件便已經是很好的條件了。”

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奧尼爾和他的同僚們研究銀河系中的系外行星——太陽以外的恒星軌道上的行星。

“由于相隔甚遠,我們能夠獲得的系外行星的資訊有限,但我們可以了解一些因素,比如說位置、溫度和一些對地質化學的推測,”奧尼爾說,“這就允許我們模拟它們形成的過程。

研究團隊将這些參數塞進行星形成模拟器中,利用在堪培拉的澳洲國立大學的國家計算基礎中心的處理器進行運算。研究者們發現,在銀河系曆史的相對早期形成的行星更有可能發展出一種地質構造——起到一個類似内置恒溫箱的作用,而表面又足夠涼爽能夠讓我們已知的生命體發展進化。

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奧尼爾說,在很多方面上,缺乏這種地質構造對于生命形成都是個壞消息。“這不僅僅影響着地表溫度,這同時意味着星系的核心保持高溫狀态,阻礙了磁場的形成,”他說,“如果沒有磁場,行星将失去阻擋恒星輻射的屏障,進而傾向于丢失它的大氣層,是以生命将更加難以維系。一個行星需要足夠幸運,同時擁有合适的位置,合适的地質化學特性,并在合适的時機形成,才能使生命得以繁息。”

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此外,行星的地質化學同樣受其形成的時代影響,因為星系的化學成分一直在随時間而變化。舉例來說,在後來,随着超新星爆炸,更多較重的物質在星系中散布,而形成恒星和行星所需的較輕的物質(比如氫、氦)則愈發稀少。

這些新的研究結果在6月21日和26日之間舉行的戈爾德施密特線上會議2020中發表。

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相關知識

太陽系外行星,或簡稱系外行星(Exoplanet),是位于太陽系之外,不繞行太陽公轉的行星。截至2020年6月底,已經被确認的系外行星總共有4281顆,當中約有71.3%是透過淩日現象發現的;這些行星分屬3163個行星系,其中有701個多行星系[5]。開普勒任務已經檢測到18,000顆行星候選者,包括262顆位于潛在适居帶的候選者[6][7]。

在銀河系,估計有數十億顆恒星(若每顆恒星都至少有一顆行星,将導緻有1,000億至4,000億顆行星)[2][3][4][8],不隻在恒星周圍有行星,也有自由移動的行星品質天體[9],而已知最靠近的系外行星是比鄰星b。

幾乎所有已經發現的系外行星都在我們自己的銀河系内,但是有少量的銀河系外行星可能可以被檢測出來。哈佛-史密松天體實體中心在2013年1月提出的一份報告中提到:估計在銀河系内“至少有170億顆”地球尺度的系外行星[10]。

數百年來,許多哲學家和科學家都認為在太陽系以外應該也有行星的存在,但是沒有辦法知道行星有多普遍,或是與太陽系行星的相似度又是如何。在19世紀,許多的偵測方法被提出來,但最終所有的天文學家得到的結果都是否定的。第一個被确認的檢測出現在1992年,發現有幾顆品質類似地球的天體環繞着脈沖星PSR B1257+12[11]。在主序帶恒星發現行星的第一個偵測結果出現在1995年,在鄰近的飛馬座51發現了以4天周期公轉一周的巨大行星。由于觀測技術的進步,自此之後偵測到的數量與效率迅速的增加[5]。有些系外行星被大望遠鏡直接拍攝到影像,但絕大多數的系外行星都是經由徑向速度測量檢出的[5]。除了系外行星,“系外彗星”(在太陽系之外的彗星)也被發現,也許在銀河系内也是很普遍的[12]。

作者: Elizabeth Howell

FY: Sonic Hedgehog

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