天文學(xué)家發(fā)現了一顆地球大小的行星，被火山覆蓋、可能存在生命
天文學(xué)家發(fā)現了一顆地球大小的系外行星，這是一個(gè)太陽(yáng)系之外的世界，上面可能布滿(mǎn)火山，可能存在生命。這顆被稱(chēng)為“LP 791- 18d”的行星可能會(huì )像木星的衛星木衛一一樣頻繁地爆發(fā)火山，木衛一是太陽(yáng)系中火山最活躍的天體。
這顆系外行星最早是在《自然》雜志上報道的，這一發(fā)現之所以成為可能，部分原因是哈佛和史密森尼天體物理中心進(jìn)行的地面觀(guān)測。
上圖：地球大小的系外行星LP 791-18d的想象圖。這顆行星距離我們只有90光年。背景中質(zhì)量更大的藍色行星的引力牽引可能會(huì )導致該行星內部加熱和火山爆發(fā)。
“LP 791- 18d”圍繞著(zhù)一顆距離我們大約90光年遠的小紅矮星運行，它位于一個(gè)叫做“隕石坑”的南部星座。這一發(fā)現背后的團隊估計，它只比地球稍大一點(diǎn)，質(zhì)量也比地球大一點(diǎn)。它是潮汐鎖定的，這意味著(zhù)，它的同一面總是面對著(zhù)它的恒星。面對恒星的那一面可能太熱，液態(tài)水不可能在表面存在，但研究小組懷疑，整個(gè)星球上可能發(fā)生的火山活動(dòng)的數量可以維持其大氣層。這些條件可能使水在該行星的陰暗面凝結。
天體物理中心的天文學(xué)家卡倫·柯林斯（Karen Collins）說(shuō)：“到目前為止，發(fā)現的系外行星中只有一小部分被認為能夠支持生命。LP 791- 18d 的發(fā)現給了我們更多的希望，也許有一天我們會(huì )在另一個(gè)星球上找到生命的跡象?！?/p>
這顆行星的發(fā)現，是通過(guò)天基和地面觀(guān)測相結合的方式實(shí)現的。研究人員發(fā)現并研究了這顆行星，使用的數據來(lái)自美國宇航局的凌日系外行星測量衛星（TESS）和退役的斯皮策太空望遠鏡，以及柯林斯組織的一套地面天文臺。
該團隊最初是通過(guò)測量行星從一個(gè)軌道到下一個(gè)軌道繞其主恒星運行所需時(shí)間的微小差異，來(lái)估計行星的質(zhì)量，這是由系統中其他行星的引力牽引引起的。
這顆行星的火山活動(dòng)可能來(lái)自同一系統中的其他行星。在發(fā)現“LP 791- 18d”之前，天文學(xué)家已經(jīng)知道了該系統中的另外兩顆行星，其中包括“LP 791- 18c”。外行星C比行星D更大，質(zhì)量也更大。
在每一次軌道運行中，行星D和C彼此靠得很近。在每次近距離通過(guò)時(shí)，質(zhì)量更大的行星C都會(huì )對新發(fā)現的行星D產(chǎn)生引力，使其軌道呈橢圓形。在這條橢圓軌道上，行星D每次繞恒星運行時(shí)都會(huì )稍微變形。這些變形可以產(chǎn)生足夠的內摩擦，從而大大加熱行星內部，并在其表面產(chǎn)生火山活動(dòng)。木星和它的一些衛星也是以類(lèi)似的方式影響木衛一。
行星D位于宜居帶的內緣，這是與恒星的傳統距離范圍，科學(xué)家們假設行星表面可能存在液態(tài)水。如果這顆行星的地質(zhì)活動(dòng)像研究小組猜測的那樣活躍，它可能會(huì )維持大氣層。在這顆行星的夜晚，溫度可能會(huì )下降到足以讓水在表面凝結。
研究人員已經(jīng)獲得了使用最近發(fā)射的詹姆斯·韋伯太空望遠鏡研究行星C的批準，該團隊認為行星d也是該任務(wù)進(jìn)行大氣研究的特殊候選者。
美國宇航局加州理工學(xué)院系外行星科學(xué)研究所的研究科學(xué)家、合著(zhù)者杰西·克里斯蒂安森（Jessie Christiansen）說(shuō)：“天體生物學(xué)是一個(gè)廣泛研究地球和地球以外生命起源的領(lǐng)域，它的一個(gè)大問(wèn)題是，構造或火山活動(dòng)是否是生命所必需的。除了可能提供大氣層外，這些過(guò)程還可能攪動(dòng)出原本會(huì )下沉并被困在地殼中的物質(zhì)，包括那些我們認為對生命很重要的物質(zhì)，比如碳?！?/p>
天文學(xué)家卡倫·柯林斯表示：“這一發(fā)現只是第一步。有了詹姆斯·韋伯太空望遠鏡繼續研究這顆行星的潛力，我們將能夠微調我們的觀(guān)測結果，并更多地了解這顆行星可能由火山驅動(dòng)的大氣層。未來(lái)的發(fā)現將幫助我們了解生命的成分是如何在地球以外的星球上出現的?！?/p>
TESS是美國宇航局的天體物理探測任務(wù)，由馬薩諸塞州劍橋市的麻省理工學(xué)院領(lǐng)導和運營(yíng)，由馬里蘭州格林貝爾特市的美國宇航局戈達德太空飛行中心管理。其他合作伙伴包括位于弗吉尼亞州福爾斯徹奇的諾斯羅普·格魯曼公司；位于加州硅谷的NASA艾姆斯研究中心；麻省理工學(xué)院林肯實(shí)驗室；以及巴爾的摩的太空望遠鏡科學(xué)研究所。全球有十多所大學(xué)、研究機構和天文臺參與了這項任務(wù)。
斯皮策對“LP 791- 18d”所在星系的觀(guān)測，是這顆衛星在2020年1月退役前收集的最后一批觀(guān)測數據之一。斯皮策在其生命周期中收集的所有科學(xué)數據，都可以通過(guò)斯皮策數據檔案館向公眾開(kāi)放，該檔案館位于加州帕薩迪納加州理工學(xué)院IPAC紅外科學(xué)檔案館。NASA的噴氣推進(jìn)實(shí)驗室是加州理工學(xué)院的一個(gè)分支，為位于華盛頓的NASA科學(xué)任務(wù)理事會(huì )管理斯皮策任務(wù)的運行?？茖W(xué)操作在加州理工學(xué)院IPAC的斯皮策科學(xué)中心進(jìn)行。航天器的操作基地設在科羅拉多州利特爾頓的洛克希德·馬丁太空公司。
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