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太陽系外“超級地球”大氣層中含有大量水蒸氣

(作者：Kenji Kee )

據(jù)國外媒體報道，天文學(xué)家首次在一超級類地行星的大氣層中發(fā)現(xiàn)了大量水蒸氣和云層。科學(xué)家們通過折射的星光分析出其大氣層的成分。結(jié)果顯示，它的大氣層富含水蒸氣，甚至在地表有海洋，但由于它距離所環(huán)繞的恒星距離僅為200萬公里，因此其地表的溫度有200攝氏度，有生命存在的可能性不大。

這個于2009年發(fā)現(xiàn)的類地行星被命名為“GJ 1214b”。它距離地球僅為40光年，直徑是地球的2.6倍，質(zhì)量是地球的6.5倍，是迄今發(fā)現(xiàn)的第二顆最小太陽系外行星。這顆有水行星被歸入“超級地球”行列。超級地球是指一種繞行恒星公轉(zhuǎn)，因質(zhì)量約為地球的二至十倍，被歸類在溫度較熱且較無冰層覆蓋的類海王星與體積大小近似地球之行星中間的星體。
科學(xué)家曾在其它行星和大氣層中發(fā)現(xiàn)過水，但是在類地行星大氣層中發(fā)現(xiàn)水蒸氣還是第一次，這是近十年來探索太陽系外類地行星大氣層的最新進展。哈佛-史密松森天體物理中心的系外行星觀察員雅格布-畢恩（Jacob Bean）說：“這是朝探索可能適合人類居住行星這方面的工作方向邁出的一大步。”
2002年，科學(xué)家首次檢測太陽系外行星大氣層，那被認為是一次巨大的成功?，F(xiàn)在，僅僅8年過后，系外行星大氣研究成為一個蓬勃發(fā)展的領(lǐng)域。天文學(xué)家希望最終能找到真正的類似地球的行星：有液態(tài)水和氣體，以及適宜生命生存的小型巖石行星。所以分析系外類地行星的大氣組成對于這項研究是至關(guān)重要的。畢恩說：“最終的目標是要設(shè)法尋找生命信號，我們要朝著這個方向努力。”
自1995年發(fā)現(xiàn)第一顆“超級地球”后，天文學(xué)家又陸續(xù)探測到270多顆，大多如木星及土星般巨大，但有一些比較類似地球，下面介紹五顆最典型“超級地球”，它們的出現(xiàn)增強了天文學(xué)家在地球和太陽系之外找到另一顆適合生命存在的行星的信心。
1、有水超級地球：GJ 1214b

GJ 1214b是一顆表面富含大量水資源的巖石行星。這顆行星75%的表面區(qū)域被水和冰覆蓋，留給巖石的區(qū)域只有四分之一左右。但由于溫度太高，它無法支持地球型生命存在。但天文學(xué)家認為這顆行星與此前在太陽系外發(fā)現(xiàn)的任何系外行星相比更接近地球。
雖然GJ 1214b的母星是一顆昏暗的紅矮星，亮度只有太陽的三千分之一，但由于二者之間距離太近，僅為130萬英里(約合209萬公里)，它的表面溫度高達 200攝氏度。繞母星軌道運行一周只需要38小時。GJ 1214b圍繞位于蛇夫星座的紅矮星GJ 1214旋轉(zhuǎn)，距離地球僅為40光年。
2009年，哈佛-史密森尼中心研究生、天文學(xué)家查克里-伯塔利用小型地面望遠鏡陣列發(fā)現(xiàn)了這顆有水行星。他表示：“盡管溫度很高，但它仍舊是一個有水世界。與其它任何已知系外行星相比，這顆行星體積更小，溫度更低并且與地球更為接近。”
GJ 1214b可以說是一個熱氣騰騰的“水世界”。著名行星獵人、美國加利福尼亞州大學(xué)杰弗里-馬西教授對這個水世界可能呈現(xiàn)的景象進行了推測。他說：“它可能擁有深度極高的海洋，應(yīng)該呈液態(tài)。由于母星賦予的熱量，存在一個類似桑拿浴的蒸汽大氣層。”
2、最小的超級地球：COROT-7b

“CoRoT-7b”行星確認于2009年10月，它圍繞著一顆距離地球大約480光年的恒星公轉(zhuǎn)。COROT-7b的體積僅是地球的1.7 倍，質(zhì)量是地球的5倍。它是迄今發(fā)現(xiàn)的第一顆最小系外“超級地球”。盡管它的表面是巖質(zhì)地表，但是由于它過于接近主恒星，白天的一面溫度最高時可能達到 2200攝氏度，因此它的表面并不適宜生命的存在。
3、首顆含生命元素的超級地球：HD 189733b

HD 189733b是首顆在大氣中檢測到了有機分子和水分子的太陽系外行星，質(zhì)量與木星相當。加州理工學(xué)院天文學(xué)家卡爾-格瑞麥爾（ Carl Grillmair ）領(lǐng)導(dǎo)的研究小組于2008年利用哈勃太空望遠鏡和斯皮策太空望遠鏡觀測，在它周圍發(fā)現(xiàn)了水蒸氣、甲烷和二氧化碳存在的跡象。它是首批發(fā)現(xiàn)的擁有大氣層并確定成分的系外世界。
4、第二顆含生命元素的超級地球HD 209458b

2002年，哈佛天文學(xué)家大衛(wèi)-查博內(nèi)歐（David Charbonneau ）和同事利用哈勃太空望遠鏡對準這個木星大小的類地行星進行觀測，首次發(fā)現(xiàn)了鈉原子的跡象。“哈勃”和“斯匹策”空間望遠鏡傳回的觀測數(shù)據(jù)表明，在HD 209458b的大氣層中同時存在著水分子、甲烷分子和二氧化碳分子。這些是支持生命存活的基本元素。
據(jù)悉，HD 209458b是目前科學(xué)家們發(fā)現(xiàn)的第二顆在其上同時存在著水分子、甲烷分子和二氧化碳分子的太陽系外行星。科學(xué)家們指出，水、甲烷和二氧化碳是典型的生物標志物，它們的同時存在可極大地提高生命形態(tài)產(chǎn)生的幾率。
5、被直接拍攝到的超級地球：Fomalhaut b

因為與地球大小相近的系外行星比較小，研究其大氣的最好辦法是掃除星光的干擾，對其進行直接拍照。2008年，這張照片被哈勃太空望遠鏡拍到，是在我們太陽系之外被直接拍攝到的行星照片之一。照片顯示：400億公里之外，被飛揚的塵土遮蔽真實面目的Fomalhaut b，中心部分的恒星耀光被行星遮擋。
6、尋找地球雙胞胎

在尋找類地行星問題上，人類已經(jīng)進入一個新的階段。正是為了尋找適合生命存在的地方，所以人類才尋找比“超級地球”更類似地球的行星--地球雙胞胎。天文學(xué)家表示，已經(jīng)被發(fā)現(xiàn)的“超級地球”還只是冰山一角，而隨著現(xiàn)代觀測手段的進步和新一代技術(shù)革新，發(fā)現(xiàn)“超級地球”的速度會越來越快。目前，美國宇航局的開普勒航天器上搭載有人類最大望遠鏡，開普勒航天器也已被送入地球外軌道，它將可能首次找到適合居住的類地行星。將來，人類將可能找到圍繞著類似太陽這樣的恒星公轉(zhuǎn)、并且適宜人類居住的行星。而一旦發(fā)現(xiàn)了這樣的行星，科幻小說中經(jīng)常出現(xiàn)的星際移民將可能成為現(xiàn)實。

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