美國科學家解答“適居行星”三大疑問

chan198999

據美國宇航局網站報道，美國宇航局開普勒探測器將於2009年3月發射升空，執行搜尋類地行星的任務。圍繞開普勒太空望遠鏡的這一使命，一系列有關問題成為天文愛好者的討論焦點，例如行星形成的本質到底是什麼？什麼是適於生命居住的行星以及又應在哪些區域尋找這些行星？

    行星形成本質

    恒星和行星的形成過程非常複雜，幾乎無法用基本原理——艾倫·鮑斯(Alan Boss)和傑克·利斯奧爾(Jack Lissauer)1995年提出的理論——預測行星系統的多樣性。絕大多數現代理論認為，行星的“成長”開始於環恒星盤內一個固體小顆粒。星盤據信是恒星形成過程的一個組成部分，在很多年輕恒星周圍都可觀察到。

    隨著塵埃碰撞並匯聚成更大的天體，行星最終形成。在星盤中仍存在氣體情況下形成的大品質天體，能夠吸附大量氫氣和氦氣，從而形成氣態巨星；體積較小的行星最初由冷凝物質構成。根據這一想定，宇宙中的行星應該非常普遍，彼此間也存在較大的體積和品質差異，其中自然包括品質是地球幾倍的多岩行星。

    一個特殊的行星系統的特徵取決於大量物理和化學過程之間的交互作用，其中包括磁場、湍流、氣體和塵埃構成的星盤的粘性、小顆粒的粘性與生長、正在成長中的行星與周圍星盤的扭矩。在預測行星形成頻率、體積及軌道分佈方面，理論並不帶有決定性。一種理論認為，類木行星是由吸積盤內的動態不穩定性形成的。另一種更為流行的理論則對類地行星形成作出這種設想——體積逐漸增大並最終吸住一個“大氣囊”。遵循第二種理論形成的行星擁有大型星核，第一種則不然。

    對於根據已知系統進行的推斷，理論無疑能夠發揮最為重要的作用。但只立基於太陽系的模型無法作出太陽系究竟是“典型”還是“反常”的結論。利用多普勒分光鏡發現的短週期巨行星說明，類日恒星中至少有一部分擁有與我們太陽系截然不同的系統。然而，類似這樣的觀測還無法用於探測類地行星。

    據悉，開普勒任務將利用空基光度測定技術探測行星淩日。與地面技術相比，這種方式擁有更高的靈敏度，進而提高尋找類地行星和體積較小行星的成功率。通過提供繞眾多恒星運行的類地行星和較小行星體積與軌道週期的大量資訊，開普勒任務能夠允許我們將太陽系置入銀河系行星系統的連續統一體，並創建基於這些經驗數據的理論。

    什麼是適居行星？

    一顆適於生命居住的行星必須滿足諸多條件，很多因素會影響這些條件。其中一個最為常見的條件就是行星表面存在液態水。決定這一條件的最主要因素是所繞恒星的類型，即恒星體積、有效溫度和行星軌道。也就是說，我們可以在一顆特定恒星周圍劃分出適居區，如下圖所示。適居區內的行星溫度極高，地表上的任何水都會被蒸發掉，例如水星；適居區外的行星溫度極低，地表上的任何水都會被永久性凍結，例如火星。對於太陽來說，所謂的適居區大致位於水星與火星軌道之間的區域。

    第二個影響適居性的因素便是行星的體積與品質。品質大約不及地球一半的行星無法擁有足夠的表面重力以牢牢“鎖住”維持生命的大氣層，例如火星；品質大約是地球10倍的行星雖然能夠擁有足夠的表面壓力，但同時也“鎖住”重量最輕同時數量也最多的元素——氫和氦，最終成長為氣態巨星，例如木星、土星、天王星和海王星。因此，探測適居行星的一個目標就是尋找品質大約在半個和10個地球之間的行星，或者說推測半徑大約是地球半徑0.8至2.2倍的類地行星的密度。而這也恰恰是開普勒望遠鏡所要完成的使命。

    其他影響適居性的因素包括大氣的數量和構成——影響行星溫度並保護其免受紫外線和宇宙射線侵害——以及所在行星系統內的衛星及巨行星的影響，可能保護其免受小行星撞擊。

    何處尋找適居行星？

    喬治·W·韋瑟裏爾(George W. Wetherill)1991年創建的大量模型顯示，通常情況下，在分子云坍塌過程中出現的星子積聚可能產生4顆內行星，其中兩顆的體積與地球類似，另外兩顆體積相對較小。這些結果說明，類地行星的位置可能是從水星軌道位置到火星軌道位置的任何地方。因此，類地行星搜尋之旅應該包括探測眾多軌道在內。

    連續的適居區取決於與所繞恒星間的距離以及恒星的光譜型，特定的距離允許行星上存在液態水，特定的光譜型則允許行星擁有足夠時間孕育生命且複雜生命體擁有足夠進化時間(恒星品質小于F)，以及與潮汐鎖定有關的恒星耀斑和大氣凝結不會出現(恒星品質大於G)。

    開普勒任務將對所有低於兩年的軌道週期——類火星軌道——以及恒星的所有光譜型進行沒有“偏見”的探測。它不受太陽系或係外黃道帶背景影響，同時也能探測雙恒星系統內的行星。

來源：新浪科技

感想：

如果要移民去第二個星球，都要考慮這些問題

kiko1996

搬去第2d 星球是必要..
因為地球條命都唔長....
污染...戰爭....過度開發
地球過多十幾萬年就不再是我們的家..

lll52015

早晚也是要移的 地球還能撐多久/...