对于宜居系外行星，我们的认识有多少？

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对于宜居系外行星，我们的认识有多少？是怎么回事，是真的吗？2020年03月13日是本文发布时间是这个时间。下面一起来看看到底怎么回事吧。
                                对于宜居系外行星，我们的认识有多少？
                               
                                在搜寻系外行星时，科学家惊喜地发现一颗类似于地球的行星。
                               
                               


行星系统TOI 700位于100光年之外的剑鱼座（Dorado），是TOI 700 d的所在地。TOI 700 d是美国宇航局（NASA）凌日系外行星勘测卫星（Transiting Exoplanet Survey Satellite）发现的首个地球大小的宜居行星。
图片来源：NASA戈达德太空飞行中心

撰文 | Meghan Bartels
翻译 | 罗晓玥
审校 | 郭晓

TOI 700 d是类地球行星中最新的一名成员。这颗行星由美国宇航局（NASA）的凌日系外行星勘测卫星（TESS）发现，它是一个遥远太阳系中的三个天体之一。这颗行星并不像周围的天体以及科学家发现的大多数行星，它的大小和地球近似，另外，它围绕恒星公转的距离允许其表面存在液态水。

作为一颗与地球大小相当的行星，TOI 700 d还位于其公转恒星的宜居带，这对科学家来说十分重要。“我们一直想了解一个问题，生命能否在围绕非常小的恒星运行的行星上形成？TOI 700 d的发现，让我们向这个目标迈了一大步，”在哈佛-史密松森天体物理中心（Harvard-Smithsonian Center for Astrophysics）工作的一位天文学家 Joseph Rodriguez说，“我们还远没有解答这个问题。可能还需要几十年，甚至更久的时间来回答这个问题。但是，我们正朝着解决科学界一个最重要问题的方向前进。”

但是，尽管十分兴奋，科学家对TOI 700 d并不完全了解。他们知道TOI 700 d的恒星是一颗红矮星，相比去比起其它一些恒星来说，它更加温和。活跃的恒星会向围绕的行星投电磁风暴和高能带电粒子，使这些行星上无法形成生命。

“这颗恒星极其安静，”芝加哥大学天文学研究生Emily Gilbert说，“我们利用TESS 对它进行了长达11个月的 观察，没有看见一点点耀斑。我们猜想，由于这颗恒星有点老了，所以在它生命的进程中更加平静了。”

目前为止，科学家在这颗安静恒星的周围，已经发现了三颗行星，分别是TOI 700 b、TOI 700c 和TOI 700 d。其中，TOI 700c 和TOI 700 d的公转轨道太靠近恒星，不适宜生命生存。但第三颗行星的公转轨道处于恒星的宜居带中，其中的温度能使行星表面的水维持液态。Gilbert说：“ TOI 700 d 其实比地球更加深入宜居带。地球本身只是勉强宜居。”

但科学家还确定了一个不理想的现象：这颗行星被恒星的潮汐锁定，它的一个面总是面对恒星，是白天，而另一面总是夜晚。

但除这些之外，科学家对这个行星的其他特点并不了解。研究TOI 700 d 的科学家特别想知道一项关键数据：它的质量。这一数据将解释，这颗行星在多大程度上像地球一样是一颗岩石行星，而不是像海王星一样，是一颗充满气体的行星。

由于TOI 700 d的质量数据很难测量，科学家先宣布了他们的发现。“有仪器可以进行测量，” Rodriguez说道，“但是这样的仪器很少，这个过程可能会持续几年，需要多个研究团队数百次的观测。”科学家目前还不知道，这颗行星上是否有大气层，这也是判断可能存在生命的重要线索。Gilbert表示，“如果这个行星只是一团岩石，没有生命能生活在那里。”不幸的是，解答这个问题要比测量行星的质量更困难。

所以直到目前，科学家一直假定TOI 700 d由岩石构成，并且尝试利用模型，建立他们对这颗行星的了解与生命形成之间的联系。戈达德太空飞行中心大学空间研究协会的访问研究助理Gabrielle Engelmann-Suissa说，“建构模型帮助我们了解这颗行星的生命力，以及在多种条件下，它能多大程度地保持宜居的地表温度。”

总之，Engelmann-Suissa和同事共运行了20个不同的模型。每个模型都采取不同的地表特征组合，例如行星是被陆地覆盖的，还是被水覆盖的；大气是像今天的地球，还是像远古的地球或火星？

Engelmann-Suissa和同事并不知道，其中是否有模型更符合TOI 700 d的实际情况。她说：“当你模拟各种类型的行星，听起来会有些混乱。”但是，模拟的意义并不是从中偶然发现与事实相匹配的情形。相反的，这样做的意义在于能了解各种可能性，并了解是否能用科学仪器区分它们。

在一方面，TOI 700 d的模型都有一定的希望演化出生命。“没有一个模型发生失控温室效应（runaway greenhouse effect），”Engelmann-Suissa表示，“在我们研究的模型里，没有一个中的海洋蒸发，这是个好兆头。”她补充说，这些模型的全球平均气温相当巨大，但并没有超出科学家设想的特别是那些顽强的生命能抵抗的极限。

在平均气温最高的模型中，显示的平均表面温度约为91℃。“对于我们人类来说，这一气温太高了，”Engelmann-Suissa 说，“但是因此就说那里没有生命并不严谨。”

模拟的第二个目的是为了更好地了解如何利用仪器来了解世界，并提供一份关于TOI 700 d的严格评估。目前科学家掌握的仪器，还不能通过潜在的特点来区分所有这些行星。NASA下一代主要的望远镜，詹姆斯·韦伯太空望远镜（James Webb Space Telescope），也无法进行区分，而未来大多数望远镜的概念设计将依赖于类似的设备。

Engelmann-Suissa 表示，“这是天文学领域里的一大难题，能观察这些行星的希望有些渺茫。我们确实需要对探测器进行实验，以弄清楚怎样才能获得信号精度。”

然而科学家确切知道，从这个夏天开始，TESS将再一次对准TOI 700 d行星，这可能会揭开全新的、让科学家试图去解答谜题。“也许，我们将发现我们并不了解那个系统的结构，或许还存在一些另外的行星，”Rodriguez 说，“另外，虽然是一种罕见情况，但我们还会发现那一系统开始变得类似于我们的太阳系。”

“但是我们还并不知道，我认为这是真正有趣的地方，” Rodriguez 说，“我们将获取更多的数据。目前，我们才是刚刚开始了解那个天体系统到底是怎样的。”

原文链接：https://www.scientificamerican.com/article/astronomers-just-found-another-potentially-habitable-exoplanet-what-happens-next/