你有没有在某个夜晚抬头看星星的时候,想过一个问题:那些光点旁边,有没有另一颗地球? 不是科幻小说里那种布满外星人的星球,只是另一颗蓝色星球。有岩石,有水,有大气,也许还有生命在呼吸,在仰望它们自己的星空。 以前这只是浪漫的猜想。现在,它是天文学最热门的课题。 过去三十年,人类发现了五千多颗系外行星。其中有一百多颗,被归入一个特殊的类别:类地行星。 什么是类地行星? 三个条件。第一,它必须在恒星的宜居带里。离恒星不远不近,温度刚好能让液态水存在。水是生命的基础,没水什么都不用谈。第二,它必须是岩石行星,不是木星那种全是气的大块头。第三,质量在地球的0.8到1.5倍之间。太小了抓不住大气,太大了引力太强,都不适合生命。 满足这三个条件,才能叫类地行星。才能被放进“可能存在生命”的候选名单。 那人类是怎么找到它们的? 两种方法。 第一种叫凌日法。当一个行星从它母恒星前面经过的时候,会挡住一点点光。恒星亮度会有一个微小的下降,通常只有0.01%,相当于在几百公里外看一只蚊子飞过一盏路灯。但只要把望远镜对准同一片天区,长时间盯着成千上万颗恒星,就能从这些微小的亮度变化里,揪出藏在光里的行星。 NASA的开普勒望远镜是干这个的专家。它在天鹅座一小块区域盯了九年,发现了两千多颗系外行星。其中最著名的一颗叫开普勒-452b,公转周期385天,围绕一颗跟太阳几乎一样的恒星转。质量是地球的五倍,半径是地球的1.6倍。它被叫做“地球的表哥”。 第二种叫径向速度法。行星绕恒星转的时候,其实不是行星单方面被拽着走。引力是相互的,行星也会用微小的力拉扯恒星,让恒星自己也在原地轻轻晃动。这种晃动会改变恒星光谱的颜色——朝地球晃的时候光谱偏蓝,远离地球的时候偏红。通过测量这种红移和蓝移的周期性变化,就能推算出行星的质量。 凌日法给直径,径向速度法给质量。两个数据结合,就能算出密度。密度接近地球,就是岩石行星。 欧洲南方天文台的HARPS设备是径向速度法的高手。它发现了一颗叫格利泽581d的行星,质量是地球的七倍,距离我们只有20.5光年。在宇宙尺度上,这就是隔壁邻居。 这两种方法都有局限。凌日法只能发现那些轨道平面恰好对准地球的行星。径向速度法对长周期行星不敏感。但它们互补着用,就成了人类寻找类地行星的两条腿。 新一代设备让搜索范围大了很多。NASA的苔丝卫星2018
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