天文學(xué)家一直沒有放棄尋找另一個地球。早在21年前,也就是1995年,人們發(fā)現(xiàn)第一個太陽系外行星,它繞著類似太陽的恒星旋轉(zhuǎn)。
美國宇航員(NASA)在2015年7月24日凌晨發(fā)現(xiàn)開普勒452B星球,該星球被稱為“最像地球的星球”。它為什么能獲得這個稱號,它都有哪些地球的“基因”?
一、運轉(zhuǎn)周期與質(zhì)量
目前科學(xué)家無法直接測量開普勒452B,對于該星球的了解僅僅限于推測分析。開普勒452B比地球質(zhì)量重5倍,是類似于地球的固態(tài)星球,公轉(zhuǎn)周期約為385日。
據(jù)科學(xué)家分析,開普勒452B有60億高齡,在最初的50億年里,該星球可能像地球一樣接受比較少的恒星能量。
開普勒452B比地球大60%,圍繞其恒星旋轉(zhuǎn)的周期是385天,行星距離其恒星的距離和地球距離太陽的距離類似。這樣和地球類似的情況,可能孕育生命,既不至于天寒地凍、水凝成冰,也不至于天燥地?zé)帷⑺舫蓺狻?
天文學(xué)家推斷開普勒452B有生命存在的基礎(chǔ),不僅因為它的運轉(zhuǎn)周期和質(zhì)量與地球類似,繞著一顆與太陽非常相似的恒星運行。開普勒452B到恒星的距離,和地球到太陽的距離接近。那個恒星的質(zhì)量比太陽多出4%,亮度高出10%。它和地球一樣,接收著恒星的光(類似太陽光),這是它被認(rèn)為存在生命的原因。
科學(xué)家分析推測開普勒452B和地球類似,是巖石結(jié)構(gòu)的行星,它上面有堅硬的土地,可能藏著火山運動。(注:生命演化時間推測由紫金山天文臺研究員王思潮提出,他認(rèn)為開普勒452B圍繞的恒星“年齡”大約45.5億年,與太陽60億年的“年齡”接近。開普勒452B表面可能存在生命推測由美國NASA的科學(xué)家們提出,是根據(jù)開普勒452B與恒星的距離、公轉(zhuǎn)周期等推測,認(rèn)為它“表面有可能存在生命,或者在它存在的歷史中曾出現(xiàn)過生命”。)
二、宜居帶與液態(tài)水
“宜居帶”(Habitable Zone)指在一顆恒星周圍的一定距離范圍,水可以以液態(tài)形式存在(液態(tài)水被科學(xué)家們認(rèn)為是生命生存不可缺少的物質(zhì))。若一顆星球正好處在宜居帶,則被認(rèn)為有很大的機(jī)會存在生命,或擁有生命生存的環(huán)境。
開普勒452B被發(fā)現(xiàn)位于宜居帶中,有可能具備和地球環(huán)境類似的表面溫度,并存在液態(tài)水。但是根據(jù)目前的研究結(jié)果,還不能確定開普勒452B是否存在水或空氣。
地球為生命提供了最基本的生存環(huán)境,成為迄今為止人類已知的第一個有生命的星球,在探尋新的宜居星球時,都是以地球為參考的。
宜居要素主要包含位置、生物、時間三大因素。
位置:開普勒452B被認(rèn)為是第二個宜居星球的一個關(guān)鍵因素,是它有和地球相近的“年齡”、運轉(zhuǎn)周期,并圍繞著一顆和太陽非常類似的恒星運行。其中,地球和太陽的距離也被稱為“宜居帶”的基礎(chǔ)。處于“宜居帶”的星球接受恒星輻射的熱量不會少得使水結(jié)冰,也不會多得使水沸騰,剛好維持一個液態(tài)的海洋。而太陽系的金星和火星到太陽的距離就不適合生命存在。離恒星太近,因行星表面溫度過高水分蒸發(fā)成氣而不會存在液態(tài)海洋;離恒星太遠(yuǎn)又因溫度太低水分會被凍結(jié)成冰。相對于地球的軌道而言,金星與太陽的距離近了30%,火星遠(yuǎn)了50%。
開普勒452B的體積不是最接近地球的太陽系外行星。但是它所圍繞的行星,類似太陽。2014年科學(xué)家宣布發(fā)現(xiàn)的開普勒186F,半徑是地球的1.17倍,而2015年初宣布發(fā)現(xiàn)的開普勒438B,半徑更是只有地球的1.12倍。它們都處于宜居地帶,比開普勒452B更接近于地球的大小,但是他們所圍繞的行星相比太陽小得多。
生物:動物的宜居帶是,行星在表面維持一個液態(tài)的海洋并且能夠保持全球平均溫度低于50℃;人類(高等智慧生命)的宜居帶需要足夠莊稼供人食用;微生物的宜居帶幾乎包含了整個太陽系;對于其它種類而言,宜居帶則要寬于高等生物但窄于微生物。
時間:以太陽系為例,太陽在變亮(輻射、核聚變等因素),溫度增加,太陽系的宜居帶也在向外移動,地球的相對位置就會逐漸變?yōu)榻鹦牵贿^此情形會發(fā)生在20~30億年以后,地球處于宜居帶的時間還有60~80億年。因而天文學(xué)家可以根據(jù)開普勒452B大小、質(zhì)量,圍繞恒星旋轉(zhuǎn)的周期、恒星的亮度、大小初步推算它是否可能成為另一個星球。
三、空氣、大氣壓和其它宜居條件
在我們太陽系里,行星被分為兩類:一類和地球一樣,由巖石構(gòu)成;另一類則比地球大得多,主要由氣體構(gòu)成。目前為止,雖然天文學(xué)家還不能判斷開普勒452B是否屬于巖石星球。但根據(jù)推測,它有很大的可能性是一顆巖石星球。
開普勒452B是否宜居,還要分析空氣、大氣壓和其他條件。以地球海平面1個大氣壓為標(biāo)準(zhǔn),醫(yī)院高壓氧艙為1.4個,珠峰為0.4個。大氣太薄或者太密,人類都受不了。例如,金星大氣壓為90個,人類自然無法居留。
科學(xué)家指出,星球的半徑周期很容易測量,但地質(zhì)信息很難獲得。開普勒452B太遠(yuǎn)太暗,以現(xiàn)有科技很難直接測量其質(zhì)量,只能依據(jù)其它很多相近行星的數(shù)據(jù),對其可能具有的質(zhì)量等信息進(jìn)行預(yù)測和估算。但是,關(guān)于這顆行星其它重要參數(shù),如物質(zhì)構(gòu)成、氣溫等數(shù)據(jù),天文學(xué)家尚在探索中。