美國國家航空航天局（NASA）2月22日宣布，科學(xué)家們在距離地球約40光年外的一顆恒星周圍發(fā)現(xiàn)了7顆地球大小的行星，其中，3顆行星中可能會存在液態(tài)水，甚至生命。那么，這一重大發(fā)現(xiàn)究竟意味著什么？

　　■本報(bào)記者 袁一雪

　　此次發(fā)現(xiàn)的宜居系統(tǒng)與太陽系統(tǒng)的對比圖。

　　在此次發(fā)現(xiàn)之前，天文學(xué)家已經(jīng)發(fā)現(xiàn)了5000余顆系外行星和30余個宜居系統(tǒng)，但是每個宜居的系統(tǒng)中通常只存在一個宜居行星，而且類地的行星也只有少數(shù)幾顆。此次，科學(xué)家們則在一個類地系統(tǒng)中發(fā)現(xiàn)了3個宜居行星，實(shí)屬難得。NASA更是在社交網(wǎng)站上發(fā)帖說：“我們發(fā)現(xiàn)圍繞一顆低溫小恒星運(yùn)轉(zhuǎn)著7顆巖態(tài)行星，它們與地球大小相似，均可能包含液態(tài)水——這些都是我們已知的生命存在的要素。”

　　可否與太陽系畫等號

　　在此次發(fā)現(xiàn)的系統(tǒng)中，母恒星被命名為TRAPPIST（特拉比斯特）。這一名字源自一個叫做“TRAnsiting Planets and Planetesimals Small Telescope-South”（TRAPPIST；行星和星子凌星的小望遠(yuǎn)鏡系統(tǒng)）的望遠(yuǎn)鏡項(xiàng)目。中國科學(xué)院國家天文臺研究員茍利軍解釋說，該項(xiàng)目利用了位于智利拉息拉天文臺（La Silla observatory）60厘米的望遠(yuǎn)鏡。

　　雖然在TRAPPIST-1系統(tǒng)中，7顆行星圍繞母恒星TRAPPIST旋轉(zhuǎn)，與太陽系中恒星與行星的關(guān)系類似，但這也并不能說明TRAPPIST-1系統(tǒng)與太陽系可以完全畫等號。茍利軍在接受《中國科學(xué)報(bào)》記者采訪時表示，TRAPPIST-1系統(tǒng)與太陽系并非一個概念。首先，TRAPPIST年齡只有5億年，比太陽小45億歲；其次，它的直徑也只有太陽的1/10；第三，它的表面溫度很低，大約為2559K（開爾文），太陽的表面溫度則能達(dá)到5770K。

　　因?yàn)楸砻鏈囟扔挟?，所以從天文學(xué)來看，TRAPPIST-1與太陽屬于不同的恒星類型。“TRAPPIST-1恒星的質(zhì)量約為太陽的1/12，是太陽系鄰近的一顆超低溫矮星。所謂的超低溫矮星，是指有效溫度低于2700 K的M型恒星或亞恒星。”中國科學(xué)院紫金山天文臺研究員季江徽告訴《中國科學(xué)報(bào)》記者。

　　何為M型恒星呢？這里先普及一下恒星的分類。最早哈佛大學(xué)天文系的研究人員對恒星依據(jù)恒星光譜中的某些特征譜線和譜帶以及它們相對應(yīng)的強(qiáng)度，同時也考慮連續(xù)譜的能量分布將恒星進(jìn)行劃分。這套恒星分類方式被后人采納并且沿用至今，稱為哈佛系統(tǒng)分類法。這套分類法在一定程度上也反映了恒星的表面溫度和亮度的變化。其中，最熱的O型星溫度約40000K，最冷的M型星表面溫度約為3000K。按照劃分規(guī)則，太陽在其中被劃分為K型，TRAPPIST-1則屬于M型。

　　可否“宜居”

　　雖然恒星的表面溫度沒有太陽高，但是TRAPPIST-1系統(tǒng)中的7顆行星并不都屬于宜居行星。我們首先要明白的是，這里提到的“宜居”與“宜居城市”中的“宜居”二字相差甚遠(yuǎn)。前者是液態(tài)水存在，甚至生命有可能誕生的前提，而后者則是人類更好生活的追求。

　　那么，我們可以比較直觀地判斷一個地區(qū)是否適合人類更好地生存，但如何判斷幾十光年外的星球是否生物“宜居”之地呢？“判斷行星系統(tǒng)的宜居帶或者宜居程度的因素包括恒星的光譜型、有效溫度、磁場活動，甚至與行星表面上的溫室氣體循環(huán)有關(guān)。另外，行星表面是否有液態(tài)水，行星上是否有大氣等都是判斷標(biāo)準(zhǔn)。”季江徽解釋說。

　　“雖然TRAPPIST-1中心沒有太陽那么亮，但如果距離中心恒星太近，還是有可能太熱，所以也不太適于液態(tài)水存在。”茍利軍說，“在TRAPPIST-1系統(tǒng)中的7顆行星中，估計(jì)有3顆行星處于可能的宜居帶中，分別是1e、1f和1g。而且中間的1e行星與地球所接受的光線差不多。所以那個星球的白天有可能與我們在地球上的感受差不多。”

　　在之前科學(xué)家們發(fā)現(xiàn)的宜居系統(tǒng)中，往往只存在一個宜居行星，而其他圍繞在此恒星系統(tǒng)的行星可能因?yàn)榫嚯x恒星較近或較遠(yuǎn)而超出了宜居的范圍。但此次卻同時發(fā)現(xiàn)了3顆宜居行星。

　　茍利軍認(rèn)為，通常發(fā)現(xiàn)和地球類似的系統(tǒng)本來就比較少，更何況同時發(fā)現(xiàn)多顆宜居行星的情況更是罕見，這一點(diǎn)在之前探尋到的宜居系統(tǒng)中幾乎沒有出現(xiàn)過。“比如2015年的比鄰星，雖然也是一顆處于宜居帶的行星，但是其直徑與質(zhì)量都比地球要多。”茍利軍說，“周圍行星對于所研究行星的引力攝動效應(yīng)，會使所考慮行星的凌星時間發(fā)生變化。通過對凌星時間變化的細(xì)致觀察，這次觀測對7顆行星中的6顆的質(zhì)量和半徑都做出了精確測量，與地球非常接近。”

　　對于這個系統(tǒng)中存在3顆宜居系統(tǒng)的問題，季江徽解釋說，一個原因可能是這個恒星的質(zhì)量比較小，第二個可能性是這幾個行星之間的軌道距離也比較接近。“因?yàn)閹最w行星的公轉(zhuǎn)軌道非常緊致，這讓它們相互之間處于一種近鏈?zhǔn)杰壍拦舱駹顟B(tài)。”季江徽表示，“在TRAPPIST-1系統(tǒng)中被表明的c、d、f 這3顆行星表面反射其恒星輻射的情況和太陽系的金星、地球和火星反射太陽輻射的情況類似。”

　　“行星系統(tǒng)的宜居帶與恒星的光譜型，有效溫度，磁場活動甚至與行星表面上的溫室氣體循環(huán)有關(guān)，因此不同行星系統(tǒng)的宜居帶不同，一般質(zhì)量越小的恒星，其光度越低，宜居帶越靠近恒星。”季江徽繼續(xù)解釋說。也正是因?yàn)榇?，決定了它們的公轉(zhuǎn)時間更短。在NASA提供的一張示意圖中不難看出，與TRAPPIST母恒星相距最遠(yuǎn)的行星1h的公轉(zhuǎn)周期也僅約為20天，而與地球光照類似的行星1e，公轉(zhuǎn)周期僅為6.1天。而距離母恒星最近的行星1b的公轉(zhuǎn)周期甚至只有1.5天。“在天文學(xué)中我們用地球中心點(diǎn)到太陽中心點(diǎn)的距離定為一個天文單位（Astronomical Unit），英文縮寫為AU。也就是說地球到太陽的距離為1AU，距離太陽最近的水星距離為0.387AU。而此次發(fā)現(xiàn)的7顆行星，距離母恒星的距離最遠(yuǎn)的為0.06AU，最近的僅為0.011AU。”茍利軍告訴記者。

　　可否尋到外星生命

　　數(shù)十年來，天文學(xué)家們不斷尋找地外生命的線索。他們對于外星生命的執(zhí)著也源自對于生命起源的好奇，渴望從另外一個擁有類似環(huán)境的星球找到與人類相似的生命，進(jìn)而在浩渺的宇宙中尋找到朋友。

　　但這個過程并不容易。“探測生命的過程很困難，最直接的方法莫過于直接跑到這顆星球上探索一番，但這樣探索的代價極大，且并不現(xiàn)實(shí)，登陸火星的好奇號便是一個例子。”茍利軍說，“目前人類尋找其他行星生命存在的前提都以人類的生存環(huán)境為模板，即擁有適宜的光照、水以及大氣。”

       但實(shí)際上，以人類生命生存的前提條件作為尋找外星人的前提條件是否正確，以及外星生命的存在形式與人類相似還是另有其法，都不得而知。“人類對于事物的認(rèn)識在不斷進(jìn)步，就像科學(xué)家曾經(jīng)認(rèn)為深?；鹕礁浇h(huán)境惡劣，沒有生物存活，現(xiàn)在證明這樣的認(rèn)知并不正確。地外生命的尋找可能會經(jīng)歷同樣的過程。”茍利軍認(rèn)為。

　　接下來，天文學(xué)家們將會繼續(xù)探索這些宜居行星上是否也存在大氣，大氣中能否探測到到氧或生命活動產(chǎn)生的氣體特征，以及星球上到底有沒有水。

　　明年，美國將向太空送入一架名為“詹姆斯·韋伯”的望遠(yuǎn)鏡，它將在紅外波段上對宇宙進(jìn)行觀測。或許未來，人類真的可以找到外星的朋友。

(責(zé)編：魏艷、趙竹青)