“葫芦娃”行星确实不一般

2月22日，美国航空航天局发布了太阳系外行星探测历程中十分重要的一条信息：在宝瓶座方向，距离太阳约40光年的名为TRAPPIST-1的恒星系统中，发现了7颗地球大小的类地行星，有人戏称其为“葫芦娃”行星。

近年来，发现系外行星的消息层出不穷，人们也已有些审美疲劳。那么，这一次新发现的特别之处又在哪里呢？

红矮星也有大惊喜小望远镜慧眼立功

如果说20年前发现一颗太阳系外行星就是惊天动地的大新闻，那么时至今日，仅是发现一颗行星，或者进一步，发现的是一颗类地行星，甚至发现的是一颗位于宜居带的类地行星，都不足以让全球的媒体竞相报道了。

但是这一次，美国航天局有关系外行星的新闻发布会仍让全世界的目光聚焦，确有其独到之处——— 在一颗并不被“看好”的低温红矮星系统中，一次性发现7颗类地行星，而且已经确认其中的三颗位于宜居带（恒星周围温度既不太高也不太低，刚好能够允许行星表面有存在液态水的地带。在太阳系中，金星、地球和火星位于宜居带）。

在此项重大发现之前，天文学家搜寻系外行星甚至地外生命的主要目标都集中在类太阳恒星，毕竟人类是目前为止，我们自己所知的惟一智慧生物，要在广袤的宇宙中寻找其他智慧生命，类似太阳-地球系统的天体自然是首选目标。因此像TRAPPIST-1这样与太阳非常不同的低温红矮星，并非天文学家的宠儿。TRAPPIST-1的质量只有太阳的8%，比木星略大一点点，其表面温度也只有2270摄氏度，差不多是太阳表面温度的一半。其辐射的最主要电磁波段也不是我们熟悉的可见光波，而是人眼不可见的红外波段。

最早发现TRAPPIST-1拥有行星的是比利时列日大学的米歇尔·吉伦带领的小组，他们的观测设备实际上是两架分别位于智利和摩洛哥的口径只有60厘米的小望远镜。虽然望远镜口径不大，但这个项目将观测目标锁定为比较“另类”的60颗低温红矮星和褐矮星，独特的角度最终带来了意外的惊喜。2016年，吉伦的小组就利用位于智利的小望远镜，确认红矮星TRAPPIST-1拥有3颗类地行星。随后各大空间和地面望远镜都将自己的焦点对准这颗默默无闻的红矮星，包括著名的美国航天局斯皮策空间望远镜等。在这些观天利器的共同努力下，天文学家最终确认TRAPPIST-1拥有7颗类地行星。

TRAPPIST-1是颗低温红矮星，在银河系中，这类恒星的数目是类太阳恒星（黄色矮星，温度更高）的3倍，占全部恒星数目的75%。如果TRAPPIST-1的情形在红矮星中不是极小概率事件，那么银河系中位于宜居带的类地行星数量就相当可观了。别忘了，位于宜居带的类地行星可是稀罕之物，因为那是我们这些浅薄的地球生物所认为的最可能孕育生命的地方。在一个红矮星系统中就能发现3颗可能有液态水存在的类地行星，这使得发现地外生命的希望瞬间提升几个数量级。

站在TRAPPIST-1系统的某颗行星表面想象图

TRAPPIST-1系统示意图

22年，我们发现过的那些系外行星

近几年，随着鼎鼎大名的开普勒空间望远镜顺利开始观测，每隔几个月都会传来发现各种系外行星的新闻。起初大家对发现系外行星的新闻总是抱着极大的热情，但眼花缭乱的“看点”着实让人有点不知所措。今天发现“地球的表兄”，明天发现“地球的孪生兄弟”，甚至在太阳系最近的邻居比邻星那里，也发现了系外行星的踪迹。

自从1995年在编号为飞马座51的主序星系统中发现第一颗系外行星（类木行星）以来，人类在搜寻系外行星和地外文明的路途上，已经有了一系列令人自豪的进展：

1999年 发现第一个太阳系外多行星系统仙女座υ（伊普西龙）；

2001年 发现第一颗位于宜居带的行星HD28185b；同年又第一次能够分析系外行星的大气；

2002年 第一次发现与太阳系相似的恒星系统巨蟹座51；

2002年 发现第一颗围绕红巨星的行星HIP75458b；

2005年 斯皮策空间望远镜第一次在红外波段直接观测到系外行星的光；

2007年 斯皮策空间望远镜第一次能够绘制系外行星的表面图；

2008年 第一次直接在可见光波段观测到系外行星的图像；

2011年 开普勒空间望远镜发现第一颗岩质系外行星Kepler-10b，其质量为4.6个地球；

2013年 利用开普勒和斯皮策空间望远镜的数据第一次能够绘制系外行星的云图；

2014年 发现Kepler-186f，第一颗位于宜居带的系外类地行星，只比地球大10%；

2015年 发现“地球的大表兄”Kepler-452b，一颗围绕类太阳恒星的系外行星，公转周期为385天，直径为地球的1.6倍；

2016年 发现围绕距离太阳最近的恒星比邻星公转的类地行星比邻星b，其质量为地球的1.3倍，而且位于宜居带。

也许在未来，在韦布空间望远镜等大型观测设备的帮助下，人类搜索地外文明的努力真的会有惊人发现？大幕可能只是刚刚拉开，谁知道呢？让我们拭目以待吧！ 陈冬妮

“葫芦娃”处境险恶孕育生命并不容易

在“葫芦娃”七兄弟当中，1e、1f和1g三颗行星被认为是最有可能存在液态水的。尽管中心恒星的亮度相比太阳而言十分微弱，但因为它们距离恒星很近，所以接收到的中心辐射也不算弱——— 1e接收到的光和地球所接收的太阳光差不多，1f上的光和火星上的相似。

由于TRAPPIST-1表面温度较低，因此它的行星伙伴距离都很近，实际上这7颗行星与母恒星的距离，都比太阳和水星间的距离还要小。按照开普勒定律，距离这么近就意味着7颗行星的公转周期都不长，实际观测到的数据也证实了这一点。距离最近的行星（1b）的公转周期只有1.5个地球日，也就是说在这颗行星上，“一年”的时间只相当于地球上的一天半；距离最远的行星（1h），公转周期也只有20天左右。如果这些行星上真有生命存在，他们的时间概念肯定跟我们大大不同。

更严重的问题是由于距离太近，这7颗行星很可能都与母恒星形成了潮汐锁定，就好像地球的卫星月球一样，它们总是以同一面朝向母恒星。因此在这7颗行星上，当真永远“一半是海水，一半是火焰”。生命要想在这些行星上存在，还真得有地球上的生物不可想象的韧劲儿才行。

更何况，TRAPPIST-1是颗低温红矮星，而且是颗非常年轻的红矮星，只有大约5亿岁（相比之下我们的太阳就老得多，已经45亿岁了），年幼时期的恒星是非常不稳定的，就好像脾气暴躁的小孩子，时不时就会爆发一下。这种不期然的爆发，带给其行星小伙伴的则是漫天的紫外线、X射线等电磁辐射，这些辐射对于生命起源可不是什么好消息。就好像紫外灭菌一样，大量的电磁辐射倾泻到行星上，对于刚刚起源的生命可谓灭顶之灾。紫外和X射线辐射还能把行星大气中的氧都消耗掉——— 如果某些行星上幸运地拥有大气，而且大气中有氧元素的话。更不用说强烈的辐射还可能一股脑把行星大气完全剥离。

坏消息还没有完，根据计算机模拟的结果，距离母恒星如此之近的另一种下场，就跟太阳系的金星一样，会经历完全不受控的温室效应，于是整颗行星就变得如炼狱般高温难耐。

然而，我们并不能过早定下悲观结论。哈勃空间望远镜，或者即将升空的詹姆斯·韦布空间望远镜，有可能探测到这7颗行星大气的成分，如果确认其中有氧气、甲烷等“生命标志”气体，我们就又可以展开美丽的想象了。 

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