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科学家描述可能比地球更宜居的'超级宜居'世界

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要点

行星科学家表示,一些系外行星对生命的宜居性可能比地球更强。所谓的"超级宜居"世界——围绕年代更久、温度更低的K型矮星公转,具有特定的大小、质量和温度特征——可以支持更丰富、持久更久的生命,尽管目前还未有任何此类世界被确认,所有已知的候选行星都超出了现有技术的观测范围。

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什么使一个世界成为'超级宜居'的

2020年,华盛顿州立大学的Dirk Schulze-Makuch领导的研究团队,与太阳系研究马克斯普朗克研究所的René Heller和维拉诺瓦大学的Edward Guinan合作,提出了他们所称的超级宜居行星的标准——理论上可以支持比地球更丰富和更长寿命生命的世界。根据《天体生物学》期刊发表的研究摘要,科学新闻网站EarthSky进行了报道。

EarthSky报道称,理想的超级宜居行星应该比地球年代更久,在50到80亿年之间,直径约大地球10%,质量约为地球质量的1.5倍,全球平均温度比地球高约8华氏度,表面比地球更湿润。这样的行星还应该围绕K型恒星公转,K型恒星可以稳定地照耀200到700亿年——远比太阳约100亿年的寿命更长——给予生命更多时间进化,EarthSky表示。

24个候选行星,均未确认

在已知超过4000个位于其恒星宜居带内的系外行星中,研究人员筛选出24个最接近超级宜居标准的候选行星,包括开普勒-69c和开普勒-186f,EarthSky报道。这24个候选行星中没有一个完全符合所有标准,研究的作者表示,所描述的条件在很大程度上无法用现有的观测工具进行测试,根据EarthSky对该论文的描述。EarthSky引用Schulze-Makuch的话说,人类在地球上拥有大量复杂多样的生命形式,但这并不意味着地球在各方面都是最好的。

最新研究指向较冷的K型矮星系统

柏林工业大学的Iva Vilović和太阳系研究马克斯普朗克研究所的René Heller进行的最近研究模拟了围绕中等K型矮星公转的行星,根据科学通讯Centauri Dreams。该研究发现,一颗获得约为地球从太阳获得光照80%的行星——位于其恒星宜居带的内缘和中心之间——可以维持稳定的表面温度,同时所需的大气二氧化碳远少于在类似太阳恒星宜居带中部公转的行星,Centauri Dreams报道。

Centauri Dreams表示,这样一个世界上建模的大气将包含更多的氧气(25%对地球的21%),以及与微生物活动相关的更高甲烷和一氧化二氮含量,该行星仍需要板块构造和强大的磁场来保持宜居性,表面温度约比地球当今高5摄氏度。

France 24报道说,模拟K型矮星周围条件的研究人员描述了假想世界,这些世界具有更好的天气、更平缓的地形、丰富的流动水和丰富的植物和动物生命;该媒体还表示,在模拟K型矮星光线下,一些植物叶子的生长速度比在太阳光下更快。

为什么这些世界仍然超出我们的范围

K型恒星并不罕见:Centauri Dreams报道,地球周围100光年内大约存在1000颗K型恒星。但确认任何围绕它们公转的行星是否真正超级宜居——更不用说有生命——远超现有能力。Centauri Dreams报道,用詹姆斯·韦伯太空望远镜检测围绕K型矮星的行星的成对氧气和甲烷生物标志需要约150次凌星,或大约43年的观测,相比之下,对于围绕类似太阳恒星公转的类地行星需要约1700次凌星——将近1700年。

France 24总结了报道的实际结论:被描述为可能更适合生命的世界位于太阳系外,使它们超出了任何现有或可预见的航天器的范围。

地球与假想的超级宜居行星的比较
特征地球假想的超级宜居行星
年龄约45亿年(基准)50-80亿年(Schulze-Makuch等人,来源:EarthSky)
质量1个地球质量(基准)约1.5个地球质量(EarthSky)
直径1个地球直径(基准)约大10%(EarthSky)
平均温度基准约高8华氏度(EarthSky,2020年研究);在单独的K型矮星模型中表面温度约高5摄氏度(Centauri Dreams)
宿主恒星寿命太阳:约100亿年(EarthSky)K型恒星:200-700亿年(EarthSky)

常见问题

什么是'超级宜居'行星?
这是包括Dirk Schulze-Makuch在内的研究人员使用的一个术语,用于描述一类假想行星,这些行星因为具有年代更久、体积更大、更温暖、更湿润,以及围绕寿命更长的恒星公转等特点,可能比地球支持更丰富或更长寿命的生命。根据EarthSky。
真的找到超级宜居行星了吗?
没有。EarthSky报道说,在2020年研究中识别的24个候选行星中,没有一个完全符合超级宜居性的所有标准,研究的作者表示,这些条件在很大程度上无法用现有仪器进行测试。
为什么K型矮星被认为是宜居行星的良好候选宿主?
根据Centauri Dreams,K型矮星比太阳更冷,耀斑更少,可以稳定地照耀数百亿年,给任何围绕它们公转的行星远比地球在太阳周围拥有的时间更长的生命发展时间。
人类有可能接近或近距离研究这些行星吗?
用现有技术不能。France 24表示,所描述的世界位于太阳系外,Centauri Dreams报道说,即使用詹姆斯·韦伯太空望远镜远程检测生物标志也可能需要对附近K型矮星系统进行数十年的观测时间。
哪些行星被认为是领先的超级宜居候选行星?
EarthSky报道说,开普勒-69c和开普勒-186f在Schulze-Makuch团队识别的24个候选行星中,这些候选行星是从超过4000颗已知的位于其恒星宜居带内的系外行星中选出的。

来源

  1. EarthSky — Astronomers identify 24 possible superhabitable worlds
  2. Centauri Dreams — Superhabitability around K-class Stars
  3. France 24 — Super-Earths might be better than our planet, but are they reachable?

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