宇宙移民：科学家考证太阳系外“备用地球”

2011年12月21日 08:30
来源：半岛晨报

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如果要移民外星球，你愿意去哪里？木卫二、土卫六、火星，才公布不久的“开普勒—22b”，还是其他“超级地球”？中科院紫金山天文台研究员季江徽说，其实不管去哪里，我们都离不开茫茫宇宙中特定的“宜居带”。而在我们太阳系中，“宜居带”大致分布在金星轨道到火星轨道之间，我们现在生活的地球刚好就在宜居带上。

太阳系神秘“宜居带”

位于金星轨道和火星轨道之间

“超级地球”是否适合生命生存，还要看它的位置以及其他条件而定。天文学家将行星系统中适合生命的行星轨道称为“宜居带”，范围主要取决于中央恒星的类型和辐射强度。

与中央恒星相隔一段合适的距离，此处的行星表面平均温度能够使液态水稳定存在，才可能拥有像地球一样的生命环境条件。“宜居带的范围和恒星本身的类型有关，同时还跟恒星的辐射强度有关。 ”季江徽说，在太阳系，宜居带大致分布在金星轨道到火星轨道之间，地球刚好在其中。

美国夏威夷大学的学者在一项最新研究中甚至指出，银河系中大约有10亿个适合生命存在和演化的区域，且其中大部分可能分布在接近银河系核心区的部位。目前，在美国宇航局开普勒空间望远镜找到的一千多个系外行星候选体中，据估计有54个位于宜居区内。

“宜居星球”是否宜居

要看“生命维持系统”是否完备

“宜居带”上的行星，是否就是将来我们可以进行宇宙移民的星球呢？季江徽说，这还需要很多条件：恒星和行星的寿命必须长到足以产生生命、适宜的恒星光度、稳定的低离心率行星轨道和自转倾斜度，以及成分合适的行星大气等。

如果将来找到了处于宜居带内的系外类地行星，如何判断它们是否适合生命存在呢？首先，这颗超级地球要和恒星之间有距离，能够接受到恒星的光和热，自转轴要有一定的夹角形成一年四季。其次，要有规定的轨道，一定的偏心率，还要有液态水，适合生命存在的大气。“人类之所以可以在地球上繁衍生息，就是因为它既有磁场，又有大气。它们就是地球的保护圈。 ”最后，恒星、行星的寿命还要足够长，长到可以产生生命，这一套都是“生命维持系统”。

当然，要想真的有生命生存，还要有很多条件，比如：不存在对人体有破坏作用的物质，诸如毒气等。

太阳系外也有宜居行星

可能存在于高倾角行星系统中

宇宙中存在着数以千计的星系，银河系只是其中之一，而在银河系将近2000亿颗恒星中，太阳也只是其中的一颗普通恒星。那么，是否在太阳系外也有适合居住的行星？“太阳系中，宜居带大概位于0.84个～1.77个天文单位，即大致在金星轨道到火星轨道之间，距离太阳恰为1个天文单位。同一个原理，我们在高倾角行星系统中进行数据模拟，发现了2颗到3颗宜居行星，也是围绕同一颗恒星运动。 ”经过半年研究，季江徽和他的科研团队发现高倾角行星系统中可能存在宜居的类地行星，数量在2颗到3颗左右。

高倾角行星系统属太阳系外行星，距离地球几十光年甚至上百光年。季江徽说，它们可能存在生命，但不按照人类所知的生命规律来。其实，即便在地球上的深海、火山口等极端环境下，也有很多我们不知道的生命存在。

如何寻找“备用地球”

科学家用视向速度法和掩星法

实际上，这些神秘的超级地球并不容易被观测到。为了找到它们，现在几乎是全球总动员。

据季江徽介绍，目前最普遍的两种搜寻方法是视向速度法和掩星法。

所谓视向速度法的原理是，类地行星本身不发光，它是发射恒星的光，尽管发出的光很微弱，但也有一个辐射的过程，由于行星大气成分的不同，会产生发射光光谱的周期变化，通过对变化谱线的测定，我们就可以确立“超级地球”的存在。

掩星法则不同，它的原理是因为“超级地球”会围着恒星转，从地球的角度看，在旋转的一个周期内一定有把恒星“挡住”掩盖恒星光亮的时候，天文学通过测量恒星暗下来的度数，就可以估算出这颗行星的大小和质量，而两次“挡住”的间隔就是“超级地球”的轨道周期，同时光谱仪将测出行星的温度、亮度和质量，进而考察是否有水、氧气等等。

未来，天上地上的“天眼”都越来越多地关注系外“超级地球”。