杭州多云23℃-13℃ 下载APP 我要投稿

今年诺贝尔物理学奖颁给“第二个地球”的探寻者 这究竟有多难? 

2019-10-08 20:37 |浙江新闻客户端 |记者 黄慧仙

f11f3a292df5e0fe4cd9798e33fdbbad5cdf729b.jpeg

当地时间10月8日,瑞典皇家科学院宣布,将2019年诺贝尔物理学奖授予吉姆·皮布尔斯(James Peebles)、米歇尔·麦耶(Michel Mayor)和迪迪埃·奎洛兹(Didier Queloz),以表彰他们为理解宇宙演化和地球在宇宙中的位置所作出的贡献。

其中,获奖者米歇尔·麦耶和迪迪埃·奎洛兹堪称“第二个地球”的探寻者。1995年,这两位科学家发现了第一颗围绕类日恒星运行的系外行星,它环绕类日恒星“飞马座51(51 Pegasi.)”运行,距离地球只有50光年。

“某种程度上,发现系外行星的成就,与哥白尼的日心说可以比拟,都是改变人类世界观的重大成就。日心说证明我们的地球在太阳系中并不特殊,系外行星证明宇宙中有无数个地球。”中科院国家天文台研究员郑永春说。

搜寻系外行星正在成为当今科学研究的前沿热点。近年来,系外行星观测取得重要进展,迄今为止发现并确认的系外行星已超过4000颗。

首次发现的系外行星质量是地球150倍

许多太空科幻电影中,都描绘了人类未来可能移居到地外星球的光明前景。而银河系中像太阳一样的恒星有上千亿颗,而整个宇宙中像银河系一样的星系又数以千亿计。那是不是在太阳系外的另一个恒星系,也有围绕另一颗“太阳”运行的系外行星呢?它适合我们移居吗?宇宙中还是否有其他智慧生命?

到目前为止,宇宙仍然以沉默回应我们;而寻找外星生命的探索没有停止。

要找系外地球,先找系外行星。行星不发光,要确证它们的存在可不容易。

早在1855年,就有天文学家宣称发现了系外行星,但直到20世纪90年代,人们对行星的认识还仅局限在太阳系内。1992年,人类首次发现有质量与地球相近的天体环绕着脉冲星PSR B1257+12。

dc54564e9258d10992ad1a5ebec543ba6d814d36.jpeg

而当时间流淌至1995年时,本届的诺奖物理学奖获得者——米歇尔·麦耶和迪迪埃·奎洛兹则又将这一“第二地球”的探索之旅往前推出重要一步。他们用视向速度法首次发现了飞马座的一颗恒星(即类日恒星“飞马座51”)”旁有行星在运转。这颗首个被发现的太阳系外行星体型庞大,质量是地球的150倍,被称为巨行星。 

此后,不断有系外行星被发现,虽然绝大多数都是气体巨星,但是也有少数珍贵的类地行星浮出水面。

如在此后的2017年2月22日,美国国家航空航天局(NASA)宣布,一个国际天文研究小组借助斯皮策太空望远镜和地面观测等方式,发现了7颗围绕矮星TRAPPIST-1运转的行星,其中3颗已确定位于宜居带,可能含有液态水。这一酷似太阳系的行星系统,堪称迄今寻找外星生命的最佳地点。

要发现“第二个地球”有多难?

事实上,如果是短期登陆探访,有很多太空探索的目的地可供人类选择,因为密闭的登陆舱和厚重的宇航服可以保护我们。但如果要移居到另一颗星球,这就要求找到一个适宜人类长期居住的天体,这个天体必须具备更为苛刻的条件……

微信图片_20191008202950.jpg

“一个天体仅仅拥有生命存在的必备元素,如大气层、液态水、温度、磁场等条件是远远不够的。这些要素还必须保持在一个人类需要的适宜范围内。”郑永春说。

以大气层为例,在地球大气层下,假设地球海平面的大气压力为1个标准大气压,医院里的高压氧气治疗为1.4个大气压,珠峰顶只有约为0.41个大气压。由日常经验可知,登顶珠峰往往容易引起身体诸多不适,这与大气压密不可分。

因此,如果系外行星的大气太稠密或太稀薄,人类的心肺功能都将难以承受。如金星表面是90个大气压,连载人登陆都无法实现,更不可能适合人类生存了。光这一条件,就让人类对那些看似相似的系外行星望而却步。

此外,宜居行星应演化到中年阶段也是重要条件之一。只有在这样一个阶段,行星内部能量的释放才比较温和,因为处于演化早期的年轻行星往往会狂暴地释放内部能量,导致地震和火山爆发的强度和频度太大,生命在这些自然灾害面前的生存机会将十分渺茫。同理,系外行星所属的恒星能量释放要比较稳定,否则人类在恒星爆发的超级带电粒子风暴面前,只能坐以待毙。

根据进化论,生命的演化需要经历漫长的过程。太阳系诞生约50亿年后,地球上才繁衍出高度发达的文明。而在宇宙中,如果恒星的质量太大,其寿命就会比较短,处在这个恒星系的行星可能来不及在母恒星的“有生之年”演化出相对复杂的生命。

可见,浩渺宇宙,漫长无际的时间长河中,人类能在地球上繁衍生息,其中有着多少不易与幸运。

在不少科学家看来,就像世界上没有两片完全相同的叶子,宇宙中与地球一模一样的星球也几乎是不存在的,所以如果移居到另一颗星球上生存,人类很可能就需要进化成另一种生物。虽然地球也会面临超级太阳风暴、地球磁极倒转、小天体撞击等重大天文灾难,地球对于人类来说,仍是目前唯一赖以生存的星球。在可预见的未来,人类的命运系于地球,除此之外,别无所依。因此,它值得我们珍爱。

距离发现“第二个地球”还有多远?

值得一提的是,除了我们今天所关注到加拿大、瑞典等国科学家的科研进展,中国在系外行星研究方面也有进展。

2016年中国利用南极一个50 cm望远镜(AST3)首次批量发现了系外行星候选体。目前,正在建设中的西藏阿里天文台,也将于今年夏天可初步建成一个中小望远镜阵列,相信很快可以在国际系外行星搜寻的竞争中取得一席之地。作为我国重大科技基础设施之一,郭守敬望远镜(LAMOST)采用独特的创新设计,能在大视场中同时观测数千天体的光谱,是目前世界上光谱获取能力最高的望远镜。

近几年来,LAMOST在开普勒太空望远镜的观测天区内得到了数万条光谱,其中包括数百个行星的宿主恒星。中国天文学家利用这些数据解开了太阳系外行星轨道偏心率的谜题。

郑永春告诉记者,真正寻找类太阳恒星的宜居行星非常困难,一方面是需要非常高的测光精度,另一方面还要长时间连续观测,这只有太空望远镜才能做到。同时,目前对于如何到达系外行星这一问题也仍然无解。以目前最快的航天器——探测冥王星的新视野号的飞行速度计算,新视野号在借助木星引力加速后的峰值速度为7万~7.5万km/h,如果飞到39光年外的“葫芦娃”星系,则需要57万年。所以,在星际飞行理论没有突破的情况下,如果不借助时空穿越,人类基本不可能抵达这些系外行星。

“不过,随着技术的突破,发现第2个地球也可能只是时间问题。”郑永春说。

最新评论(8)

暂无内容!

点击加载更多…

热门新闻

0/0