從火星到系外行星 ,行星系統的形成與消失蘊藏多少生機?

人類如何來到地球開始生命的延續?生命在一個星球的變化過程中會發生什麼,如果它所在的星球面臨消失又會是怎樣的命運?即將誕生的恆星和行星包含了全新世界的種子,這一切都始於宇宙空間中那些神秘莫測的冷雲。從火星所在的太陽系到系外行星 ,行星系統的形成與消失蘊藏多少生機?

從火星到系外行星 ,行星系統的形成與消失蘊藏多少生機?

紅色星球(火星)替身:火星般的阿塔卡馬沙漠

太陽系除了我們生活的地球已知生命存在外,火星被科學家們視為下一個探索生命合理的星球。在智利,有一個叫做阿塔卡馬的沙漠,它的特別之處就在於擁有和火星這片紅色星球上相似的地理環境,一樣的寒冷乾燥。探測器開始了地下微生物的挖掘,參與研究的共同作者表示:這臺機器人漫遊車已實現將這片土壤恢復(最像火星沙漠的土壤)。

正如我們所知,火星上目前存在缺水,超低溫和高輻射的惡劣表面環境,這便意味著所有的生命都必須誕生在地下。阿塔卡馬火星車從地下收集到的材料高達80釐米(31.5英寸),整個過程中使用了鑽孔和取樣裝置。而後,將手工採集的樣本和機器人運輸的樣本比較。

從火星到系外行星 ,行星系統的形成與消失蘊藏多少生機?

DNA測序結果:適應高鹽水平的微生物

通過DNA測序工作得出了類似的結果:和火星底下可能出現的情況一樣,這些微生物也適應高鹽水平,這些被發現的微生物和曾經發現的沙漠表面微生物特性完全不同。並且,由於阿塔卡馬是一個很難獲得養分和水分的地方,這些被發現的微生物還存在生命分佈不均勻的情況。這也證實了在地球上的極端棲息地,微生物生命也是不完整的,即基本的生態規律。

這樣的研究證明通過智能機器人採樣和探索的策略是可行的,為探索火星生命提供了可能路標,即使這將使得相關檢測更具挑戰性。2020年的火星車和ExoMars火星車將會用這些路標追蹤火星上古老的生命:火星探測器通過鑽探將地下樣本收集後返回地球,並且,機器人的探測深度可以達到火星沙漠下方2米高度(6.5英尺)。

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可能為生命提供庇護所的巴納德之星

和太陽最近的單星便是巴納德之星,距離僅6光年,這也是為什麼很多研究人員們將儀器的目標開始轉向它。早在20世紀70年代,天文學家就爭論這樣昏暗的恆星是不是也一樣有自己的行星。這個問題的答案直到2018年11月才有瞭解答:這是一個圍繞太陽附近旋轉的超大規模世界。

可以從該恆星昏暗的光線看出,這顆行星很可能只是一片冰冷荒蕪的土地,它運轉的軌道大致和水星一致。後來研究人員發現它的溫度在零下170攝氏度左右,這個溫度和歐羅巴(木星的月亮)很接近。但因為後者有地下海洋,所以被認為是目前太陽系之中最有居住體可能的行星之一。

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迷你海王星or超級地球:需要望遠鏡和時間

歐羅巴的冰川會因為木星的輻射而融化,那麼巴納德星巴克冰下要產生湖泊和海洋又需要具備怎樣的條件?數百個湖泊被南極洲的冰蓋所覆蓋,而其中大部分都是由地球的核心輻射熱烈而導致的融化,如果在它的周圍存在水冰,並且可以融化冰塊,那麼這個超級地球便可能具有額外的地熱能量。

對於Barnard的Star b到底有多大,目前研究人員還不能給出具體的答案,但有一點可以確定的是,它的質量至少可以達到地球的3.2倍以上。從這個數據可以說明這很可能是一個多岩石的超級地球。明亮異常的它可能是迷你海王星,而昏暗無光的它則可能是一個超級地球。這一切的答案在未來幾代望遠鏡的觀察下,定有讓我們看到生命跡象可能存在的那天。

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失蹤的世界:一個快速蒸發的系外行星

首先我們可以看一個有意思的生活現象:漁民們經常會出海捕魚,但如果總是捕獲到小魚和大魚,他們一定會感到疑惑:為什麼中型魚會這麼少。天文學家們對宇宙的探索自然也一樣,想要對太陽系外的星球進行全面的“人口普查”。於是,一個超級地球和木星大小的行星被發現,軌道接近它們的恆星卻非常灼熱(氣氛加熱到超過1700華攝氏度)。

大多數的系外行星(已知海王星大小的大多數行星)只是相對更加“溫暖”,這些系外行星和天星的軌道距離遙遠,遠比天文學家們想找到的熱海王星區域要遠得多。所以,神秘的熱海王星赤字表面:如果它們的存在不是從充足到消失,那麼這樣的外星世界是相對罕見的存在。

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系外行星的起源:逐漸失去氣氛的熱海王星去了哪裡

對於生命的探索,並不侷限於生命本身,還包括這些生命居住所需要的載體。天文學家們用哈勃望遠鏡捕獲了兩個非常溫暖的海王星,一個是正在失去氣氛的GJ 436b(於紀念前發現,預計不會完全消失),另一個則是GJ 3470b,它的大氣層消散速度比前者要快100倍,兩者和自己的恆星都相距約370萬英里,這也是水星和太陽距離的十分之一(太陽系最內層行星)。

為何GJ 3470b蒸發速度比GJ 436b快如此之多,因為它在重力作用下懸掛在加熱氣氛上的可能性太小,自己本身就沒有後者緻密。這樣大質量的損失會對行星本身產生了巨大的影響,這對我們理解系外行星(靠近它們)的起源和命運都有很大的影響。相對年輕的恆星精力會更加充沛,都是紅矮星的它們會比太陽的壽命更長。

這兩個蒸發的溫暖海王星,讓我們知道更熱的行星將可能是短暫的。然後一個新的問題又來了,那就是:這些熱的海王星去了哪裡?科學家們還無法得知大氣層形成沙漠時需要蒸發多少熱量,但哈勃的觀察已證實大氣逃逸對沙漠的形成有重要作用,以後將通過尋找氦氣擴大相關調查範圍!


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