寻找超级地球
在寻找日外行星的道路上,天文学家走了太多的弯路,起初,他们仅仅是找太阳系以外的行星,不管这颗行星是什么样子,能找到就是一件了不起的事情。可是他们发现,找到的很多日外行星都是巨无霸,也就是像木星那样的气体球。他们终于意识到,要想找到一个适合地球人居住的行星,个头小才是最重要的,也只有个头小的行星,才不会成为一大团气体,会有一个适合的陆地,陆地才是我们需要的,于是,寻找超级地球成为了他们的目标,也就是寻找个头很小,有陆地又有大气层的日外行星。
日外行星的表面。
在这方面,美国M地球项目小组是急先锋,该小组使用小型望远镜寻找超级地球,当然望远镜无法直接看到行星,哪一些恒星值得怀疑,他们就观测那颗恒星。他们主要寻找一些红矮星,这些红矮星广泛存在太阳系的附近,虽然是一些不合格的恒星,但红矮星的行星可能成为超级地球的主力。
当行星从恒星面前经过的时候,它导致恒星光芒变暗淡,过不了多久,恒星又会再次增亮,恒星变暗和增亮的过程具有明显的周期性,这就告诉我们,行星正从恒星的面前经过,这就是凌星现象。
除了凌星之外,发现行星还有另外一种方法,那就是观察恒星是否在“跳摇摆舞”。行星在围绕着恒星运行的时候,也会产生对恒星的引力,如果恒星和它的行星质量差不多,那么恒星就会出现左右摇摆,从而更容易寻找它们。这种引力关系也提供了它们之间的质量关系,可以较为方便地确定行星的质量。
发生凌星的时候,行星遮到了红矮星。
美国M地球项目小组找到了一颗引人关注的行星,名叫GJ1214b。该行星围绕着一颗红矮星运行,红矮星的光芒并不明亮,它不像我们的太阳那样光芒万丈,但足可以提供合适的热量,因为这颗行星距离红矮星非常近,行星处于合适的距离,非常值得我们关注。
浓密的的大气层主要是水构成的
GJ1214b的质量约是地球的6.5倍,体积约是地球的2.7倍。知道这两个数据之后,就可以知道它的密度,很显然它的密度比地球小,它并不是像地球这样由岩石和泥土为主要成分组成的,它有点虚胖,它的密度介于气体行星和岩石行星之间。这让M地球计划负责人夏邦诺和他的发现者意识到,这有两种可能,一种是,它有个较小的岩石核心,外加一个巨大的含氢气的大气层,而且氢的含量很大。另一种可能是,它有一个较大的核心,核心外侧包裹着深水海洋,再外加一个富含水汽的大气层。
如果该行星的大气层中含有很多氢气,那就跟我们的木星差不多,尽管个头小,有岩石陆地,但它仍是气体行星,不值得我们关注。如果排除了含氢气较多这种可能之后,那么就可以肯定,它的大气层主要是水汽。
研究行星上气体的化学成分,可以使用光谱技术,当一束光进入光谱仪之后,会显示出名线和暗线,它们代表了不同的化学成分,它们可以告诉我们那里有什么化学成分。当行星发生凌星的时候,也就是它从恒星面前经过的时候,可以观测恒星的光发生了怎么样的变化,也可以推理知道行星上的大气成分。
在GJ1214b的大气层主要成分是水还是氢这个问题上,日本科学家捷足先登。2013年,当GJ1214b发生凌星的时候,日本科学家使用斯巴鲁望远镜观察了这颗行星,虽然行星不发光,但是它在遮挡住恒星的时候,会透露出来自己的信息。日本科学家发现它的光谱在大范围波长上毫无特色,这表示这颗行星的浓密大气有水蒸气。而且还证明,水是大气层的主要成分。
沸腾的水世界
现在科学家基本认定,GJ1214b是一颗水行星,它约由75%的水和25%的岩石构成,尽管它有岩石结构,无法知道那里的岩石是在这颗行星的核心,还是在它的外层,还是在它的表面。75%的水当然会遍及全球,那里是水的海洋,但是,那是一个沸腾的海洋。
太阳系中水星距离太阳最近,约5800万公里,但是GJ1214b距离矮星仅仅有200万公里左右,这个距离实在是太近了,使它的温度高达230摄氏度,远远超过水的沸点,所以那里的水都已经沸腾了,是以气体形式存在的,这些气体蒸发到了空中,成为大气层的主要成分。
这颗行星的一年也仅仅只有38个小时,每隔38个小时,它就会围绕着矮星运行一圈。当前的技术还观察不到它表面的任何特征,所以也就不知道它自转一圈需要多少时间,也就是一天有多少个小时。但它距离矮星只有约200万公里,这么近的距离很难有自转,所以在这样的行星上,它的一面永远对着矮星,而另一面则是永远的黑夜,也就没有白天黑夜这个概念。
一切对生命不利的因素都存在,但是它跟我们的距离却十分诱人,它距离我们仅仅40光年,这意味着我们可以很容易地到达那里。尽管哈勃望远镜曾经在2012年观测过这颗行星,没能得出什么结论,但是,人们还希望哈勃在其他方面进行观测研究,也许,在这颗行星的海洋深处,温度适合生命的存在。
行星离红矮星太近,以至于水全部沸腾变成了水蒸气。