另一个地球

美宣布发现“地球堂兄” 距我们1400光年
美国国家航空航天局23日宣布,一颗1000多光年外的行星可能是迄今为止最像地球的宜居行星。
这颗行星由美国开普勒太空望远镜发现,命名为开普勒—452b,距离地球1400光年。它的体积比地球大60%,“年龄”60亿岁,甚至比太阳还大15亿年。开普勒—452b围绕一颗恒星旋转,距离刚好处于“宜居带”中,即表面温度允许液态水存在。它的公转周期为385天,接近地球的公转周期。科学家们还发现,开普勒—452b围绕的那颗恒星也与太阳相似。美国航天局说,这是迄今发现的与地球和太阳“最相近”的行星与恒星组合。
美国航天局当天在一份声明中说,这是人类在寻找“另一地球”道路上里程碑式的发现。
科普
“老兵”开普勒带来新发现
2009年3月6日,开普勒太空望远镜从美国卡纳维拉尔角空军基地升空。
它以生活在16世纪至17世纪的德国著名天文学家约翰内斯·开普勒的名字命名,是世界首个专门用于探测太阳系外类地行星的航天器。它绕太阳飞行,运行轨道和地球轨道基本重合,一个周期约为372天。
开普勒望远镜主体大致呈圆筒状,直径2.7米,长4.7米。携带的光度计装备有直径为95厘米的透镜,还装备有95兆像素的CCD感光设备。它具有极其灵敏的观测能力,在太空中可以发现地球上晚间一盏普通灯被关闭的光线变化。
它的设计任务期为3.5年。2012年4月,美国航天局宣布延长开普勒望远镜的任务期,所以它现在算超期服役。
2012年7月和2013年5月,开普勒望远镜两度出现故障,美国航天局一度宣布放弃修理。不过,去年5月,地面人员重新控制了望远镜,这名“老兵”获得新生,继续作出给人类以惊喜的发现。
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如何让“外星人”来地球坐坐?
迄今发现的可能适宜生命存在的星球距离地球数十、数百乃至上千光年。以我们现在的科学技术水平,不可能前去探访。不过,让我们换一种思路。如果真有高等智慧外星生命存在,不妨请他们来地球坐坐。那么,怎样才能让地球在茫茫宇宙中被“相中”呢?
观测反光
研究人员发布的一份研究报告显示,利用镜面反射原理,其他行星的“天文学家”可以借助地球洋面对光的反射,发现我们这颗蓝色“水球”。
航天局艾姆斯研究中心研究员泰勒·鲁宾逊说,研究人员重新分析月球火山观测感应卫星5年前收集的数据,发现从月球表面观测“月牙”状态下的地球时,可以观测到地球洋面反射的光线。研究人员把这种现象命名为“地球闪烁”。得益于洋面反射,处在“月牙”状态下的地球亮度是平时的两倍。如果其他星球的“天文学家”这一时期在太阳系外观测,明显的“地球闪烁”就是我们这颗星球存在生命的重要标志。
探测臭氧
鲁宾逊说,臭氧也是生命存在的重要标志之一。由于臭氧在紫外线中容易被观测,所以可以作为一种“生物指示器”。
“臭氧是生命存在的重要潜在指示,在观测地球的紫外线时极易发现。所以,今后研制的望远镜可以(着重)观测紫外线,这是最容易探测到这一生物指示气体的地方。”他说。来自其他星球的“天文学家”探测到大气层臭氧,就能找到我们这颗宜居行星。
10个问题!媒体释疑NASA的“另一个地球”
7月23日下午,一条消息在微博上流传:“NASA今晚12点将发布重大消息,暗示或发现另一个地球。”7月24日零点,NASA如期召开新闻发布会,宣布发现开普勒452b(参见科学人文章《NASA发现的“另一个地球”,并非第二家园!》)。那么,关于这颗备受关注的太阳系外行星,我们都确切知道些什么,又有哪些是我们还无法确定的呢?
1、在哪个星座?
这颗行星由开普勒空间望远镜发现。在为期4年的任务期间,开普勒望远镜始终盯着天鹅座附近的一小块天区持续观测。新发现的这颗行星,就位于开普勒的观测视场之内,属于天鹅座。
2、有多远?
开普勒452b绕着一颗类似于太阳的恒星旋转,距离地球大约1400光年。如果按照新视野号探测器飞掠冥王星的速度,也就是14千米/秒的速度飞向这颗行星,大约需要3000万年才能抵达那里。不过,考虑到新视野号在远离太阳的过程中,速度还会进一步减慢,因此实际需要的时间只会更长才对。当然,新视野号并没有飞向开普勒452b的方向,因此永远不可能飞到那里。
3、能看到吗?
不要说这颗行星,就连它绕着旋转的那颗恒星,我们在地球上都无法用肉眼看到,哪怕是在观星环境最好的地方。开普勒望远镜监测的绝大部分恒星,亮度都在14-16星等之间,跟地球上看到的冥王星亮度差不多。事实上,就算使用地球上威力最大的望远镜,天文学家也不可能直接看到这颗行星,更不用说看清楚它的模样了。
4、怎么发现的?
开普勒452b绕着一颗恒星旋转,每转一圈就会恰好从恒星前方经过一次,遮挡住那颗恒星射向地球的一部分星光。于是在地球上看起来,这颗恒星的亮度每隔一段时间就会短时间内突然变暗一些。这种现象被称为凌星。如果周期性地出现恒星短时间变暗的现象,可能就意味着这颗恒星的周边存在这样一颗行星。这也是开普勒望远镜寻找太阳系外行星的主要方法。
5、有多大?
行星越大,凌星时遮挡的星光就越多,反之亦然。因此,准确测量凌星时恒星亮度的变暗幅度,就能够精确测定行星和恒星的相对大小。而恒星的大小,能够通过精确的恒星模型加以推断。于是,天文学家即便根本看不到这颗行星,也能够通过凌星观测,测出开普勒452b的直径要比地球大60%。这是天文学家唯一能够确定的、有关这颗行星本身的参数。至于其他重要参数,比如它的质量有多少,由什么物质构成,气温多少度,天文学家现在都还一概不知。
6、是岩石星球吗?
在我们的太阳系里,行星明显分成两类:一类跟我们地球一样,主要由岩石构成;另一类则比地球大得多,主要由气体构成。然而,对于直径比地球大、又大不太多的开普勒452b,天文学家就无法准确判断了。根据发现者的合理“猜测”,开普勒452b有很大的可能性是一颗岩石星球。然而,美国加州理工的天文学家莱斯利A罗杰斯(LeslieA.Rogers)今年在《天体物理学报》上发表过一项研究,对大量已知大小和质量的太阳系外行星进行了统计,证明绝大多数像开普勒452b一样大小的行星都不是岩石星球,[1]。因此,现在不能肯定它就是一颗岩石星球。
7、有生命吗?
确切地说,没人知道那里有没有生命,哪怕是天文学家。根据凌星出现的时间间隔,天文学家确实能够准确测定开普勒452b的公转周期—那里的一年相当于地球上的385天。据此,天文学家能够计算它到恒星的距离,恰好位于所谓的“宜居带”内。换句话说,开普勒452b和地球一样,距离各自的太阳不远不近,不至于天寒地冻水凝成冰,也不至于天燥地热水蒸成气。然而,一颗星球就算处在宜居带内,也不能保证就一定有水能够在表面流淌,月亮就是一个反面例证。更何况,就算真的有水,离出现生命也还差着十万八千里呢!
8、最像地球吗?
开普勒452b不能说是最像地球的太阳系外行星。举例来说,2014年宣布发现的开普勒186f,半径是地球的1.17倍。而今年年初宣布发现的开普勒438b,半径更是只有地球的1.12倍。这两颗行星都处在各自恒星的宜居带内,也都比开普勒452b更接近于地球的大小。只不过,那两颗行星所环绕的恒星,都要比太阳小得多,也暗得多。而开普勒452b所环绕的恒星,却非常类似于太阳,只比太阳重4%,大10%,亮20%,连表面温度都一模一样。因此,如果把恒星也考虑进来的话,开普勒452b就当仁不让,确实称得上是“另一个地球”,只不过它本身还是不太像地球罢了。
9、还有更多宜居行星吗?
开普勒452b既不是唯一的一颗宜居行星,甚至也不是最像地球的宜居行星。仅在开普勒望远镜已经确认发现的1030颗太阳系外行星之中,就有12颗宜居带内的行星直径介于地球的1倍到2倍之间。事实上,开普勒任务的主要目标并不是要寻找“另一个地球”,而是通过这种抽样调查的方式,帮天文学家更好地了解地球这样的宜居行星在整个银河系当中到底有多么普遍。
开普勒空间望远镜已经发现了12颗半径不超过地球2倍的宜居行星。图中行星大小按相对比例绘制,恒星则在相应比例的基本上又缩小了25倍。图片来源:NASA/Ames/JPL-Caltech
10、所以,又被NASA忽悠了?
期待了半天,等到的却是这么一颗行星,连是不是岩石星球都还没有弄清楚。说好的“重大消息”呢?说好的“发现另一个地球”呢?其实,还真不是NASA在忽悠你。NASA新闻发布会的通告页面上,从来就没有出现过“重大消息”或者类似的字眼。那份通告上只是说,将要宣布开普勒空间望远镜作出的“一些新发现”。至于说“发现另一个地球”,NASA在通告里确实提到了“anotherEarth”,但前面用的是“finding”,而不是“found”好吗?
开普勒452b的发现,朝着“发现另一个地球”的梦想又走近了一步。现在,我们可以拭目以待,看看真正的“另一个地球”会在什么时候现身了。