人类移民计划能否实现,太阳系之外是否存在宜居星球?
科技

人类移民计划能否实现,太阳系之外是否存在宜居星球?

2019年12月02日 19:22:00
来源:天文在线

一颗垂死的恒星在它的宇宙死亡床上耗尽了燃料,进入了被称为白矮星的最后一个恒星阶段。恒星自身坍缩,巨大的引力牵引撕碎了它的轨道行星,并吸走了它们的碎片。通过观察距离地球约200到665光年的六颗白矮星,科学家们对这些曾经围绕着垂死恒星公转的系外行星进行了“解剖”,发现它们与地球、火星和太阳系中其他岩石行星有一些基本的相似之处。

恒星演变过程

一篇发表在《科学》杂志上的文章首次对系外行星的地质化学结构进行了详细研究。研究人员发现这些行星的化学成分与地球非常相似,这表明我们很有可能在太阳系之外找到其他宜居星球。

恒星坍缩

这项研究背后的具体参数是由第一作者亚历山德拉·多伊尔和共同作者爱德华·杨提出的,前者是加州大学洛杉矶分校地球化学和天体化学专业的研究生,后者是加利福尼亚大学洛杉矶分校地球化学和宇宙化学教授。

“我们发现,其他行星系统中的岩石与我们在太阳系中发现的岩石非常相似,”多伊尔说,“尽管团队已经预料到了这些结果,但是能够第一次证明它仍然是令人欣喜的。”

图解:白矮星

杨说:“我们研究这些白矮星的岩石已经有很长一段时间了,而且也发现了很多共性,所以我们会这么猜想。”

为了证明假设,多伊尔和杨的团队观察了一颗白矮星大气中的化学元素。除了氢、氦这两种普遍存在于白矮星中的元素外,还有包括硅、镁、碳、氧等其他元素。所有这些元素都可能来自于曾经环绕该白矮星运行的系外行星。

但或许这项研究所揭示的最重要的共性是:这些白矮星与太阳系的岩石行星一样,存在着氧化铁。地球和火星的岩石中含有高水平的氧化铁,这会影响行星的大气、核心和表面的岩石层。

如果系外行星上的岩石与地球一样具有相同的氧化水平,这就意味着这些外星世界可能具有与地球相同的生命构成要素,例如行星核心的密度。

今年系外行星学界大放异彩,诺贝尔物理学奖颁给了1995年首次发现系外行星的学者,而在学界又探测到了类地系外行星中的水蒸气。

“系外行星研究的终极目标是找到可能适合人类居住的类地行星,”杨说。“所以,任何能够证明太阳系岩石行星的形成过程也发生在其他系统中的研究都将用来回答这样一个问题:在太阳系之外还有其他适合我们人类居住的星球吗?”

白矮星可以为这些系外行星研究提供一种详细而独特的方法。

多伊尔说:“对于太阳系中的行星来说,这可能是一个混乱的过程,那些白矮星周围的天体会被送入非常奇怪的轨道,有时这些物体还会击中白矮星。”

因此,通过分析白矮星的组成,研究小组也分析了被它们撕碎的行星的组成。

杨解释说:“在其中六颗白矮星附近观察到的岩石系外行星的化学组成可以应用于其他类似的系统。但是没有根本的理由说明为什么围绕这些白矮星运行的行星会有某种程度上的偏向,我期望我们是正在研究一些典型的行星系统。”

多伊尔说:“幸运的是,我们可以对这些天体进行比之前更为详细的地球化学研究。”

该论文摘要:氧逸度是一种岩石氧化指标,会影响行星的结构和演化。太阳系中大多数岩石天体都是在氧逸出区形成的,其密度比太阳组件中富含氢的气体高约5个数量级。目前还不清楚在其他行星系统中,太阳系中的岩石氧化是否典型。我们利用在六颗受岩石体堆积污染的白矮星中观察到的元素丰度来测定这些系外岩石体中氧化铁的含量,从而求得它们的氧逸度,结果与地球、火星和太阳系中典型小行星的氧逸度一致,这表明至少有一些岩石系外行星在物理和化学成分上与地球相似。