美國太空網(wǎng)報道，我們太陽系內(nèi)存在很多世界，從如地獄火的金星到冰凍平原的火星，再到強勁風(fēng)的天王星。從這個角度講，地球是獨立存在的，沒有一顆行星可以比擬它的宜居性。

然而太陽系外又是另一番場景。利用太空和地面望遠(yuǎn)鏡的觀測表明有一個名為超級地球的新天體類型——這些世界質(zhì)量大約為地球的2-10倍，半徑不超過地球的2倍——可能是環(huán)繞其它恒星中最常見的行星類型。

這是因為在過去的幾年間，天文學(xué)家發(fā)現(xiàn)了大量環(huán)繞不同類型恒星的地球大小的多巖石天體。在這些行星系統(tǒng)中，那些環(huán)繞M級恒星——比太陽更冷卻更昏暗的恒星——的行星是尤其重要的。因為這些恒星的低表面溫度，類地行星為了保證地表能夠維持液態(tài)水所處的區(qū)域（也即可居住區(qū)）將距離恒星更近，從而使得觀察這些潛在可居住的超級地球更加簡單。

科學(xué)家還相信這些更小的恒星在宇宙里是普遍存在的，暗示著我們的星系鄰居里將存在大量的超級地球。美國宇航局天體生物學(xué)研究所、美國夏威夷大學(xué)馬諾分校天文學(xué)學(xué)院的納德·哈吉吉波爾（Nader Haghighipour）的研究興趣便是查明這些世界是如何形成的，更重要的是，它們是如何到達(dá)目前的軌道的。

他的某些工作暗示著巨大行星的遷移可能是導(dǎo)致較小天體軌道更近的主要原因。它們巨大的引力激起了運行軌道上的巖石和原行星殘骸，從而導(dǎo)致后者散落在星系附近，或者合并形成更小的星球，例如超級地球。“當(dāng)巨大的行星靠近中央恒星，尤其是M白矮星，我非常感興趣的是它們是如何影響較小的微行星的吸積，以及這將如何導(dǎo)致超級地球的產(chǎn)生，尤其是位于可居住區(qū)內(nèi)，” 哈吉吉波爾說道。

?哈吉吉波爾近期調(diào)查了超級地球的狀態(tài)，這篇研究被發(fā)表在期刊《地球與行星科學(xué)年度回顧》上。第一批超級地球發(fā)現(xiàn)于1992年，當(dāng)時它們環(huán)繞著脈沖星PSR B1257+12，但只是在過去的五年間發(fā)現(xiàn)超級地球的步伐加快了許多。這主要歸結(jié)于美國宇航局開普勒太空望遠(yuǎn)鏡的出現(xiàn)，它花費了4年時間搜尋天鵝座小部分天空區(qū)域的行星。開普勒于2013年結(jié)束了自己的主要任務(wù)，它其實已經(jīng)遠(yuǎn)超過了預(yù)計的壽命。在任務(wù)期間，它提供了大量高質(zhì)量的數(shù)據(jù)，革命化了系外行星科學(xué)領(lǐng)域。

位于較小恒星周圍的短周期超級地球比位于太陽大小甚至更大的恒星周圍的行星更容易監(jiān)測，這是因為較小的恒星對行星拖拽作用的反應(yīng)更為明顯。如果從地球的視野看行星恰好從恒星前方路經(jīng)，那么超級地球?qū)⒆钃醺嗪阈堑墓?，使得它更容易被監(jiān)測到。這一事實導(dǎo)致研究的注意力集中在利用徑向速度和過境光度測定研究來尋找M恒星可居住區(qū)內(nèi)的超級地球。

這些行星可以通過開普勒望遠(yuǎn)鏡和地面望遠(yuǎn)鏡觀測到，比較常見的是，借助地面望遠(yuǎn)鏡的發(fā)現(xiàn)往往利用了兩項儀器，其中之一是位于智利拉西拉歐洲南方天文臺3.6米望遠(yuǎn)鏡上的高精度視向速度行星搜索器(HARPS)，另一個是位于夏威夷莫納克亞山凱克天文臺的高分辨率階梯光柵光譜儀（HiRES）。

當(dāng)美國宇航局科學(xué)家重新監(jiān)測開普勒的項目——它因兩個后反動輪失靈而暫停了科研工作——他們正計劃開普勒繼任者項目，系外凌日現(xiàn)象觀測衛(wèi)星(Transiting Exoplanet Survey Satellite,簡寫TESS)。TESS在搜尋超級地球上有利有弊，哈吉吉波爾說道。

“由于TESS將覆蓋整個天空，與開普勒只關(guān)注一小部分天空有所不同，它可能會發(fā)現(xiàn)更多（系外行星），” 哈吉吉波爾說道。“至于準(zhǔn)確性和精密度，由于它不會像開普勒一樣只停留在部分天空，因此它的精確性可能沒有開普勒那么高。”

?從美國宇航局水星信使號宇宙飛船看到的地球。天文學(xué)家并不確定超級地球是否具有類似地球的大陸板塊或者大氣層。

可居住性

哈吉吉波爾非常感興趣的一個特定恒星系是格利澤667，一個距離地球22光年遠(yuǎn)的三星系統(tǒng)。哈吉吉波爾是2012年鑒別出格利澤667C可居住區(qū)內(nèi)至少存在一顆超級地球的研究小組成員之一。

今年，由德國哥廷根大學(xué)帶領(lǐng)的另一支小組揭示了如果存在一顆超級地球，那么實際上應(yīng)該存在很多顆。這項最新的分析發(fā)現(xiàn)格利澤667系統(tǒng)里的M恒星大約有6顆或7顆行星，包括可居住區(qū)內(nèi)3到5顆超級地球。

由于這顆恒星非常昏暗，位于可居住區(qū)內(nèi)的行星可能非常擁擠。研究人員預(yù)估計這些行星的運行周期非常短，大約為20天至50天，甚至有的行星的一面會垂直朝向宿主恒星。即使是這樣，天文學(xué)家仍相信生命可能在這樣的世界里存在。“這是目前我們獲得的（對潛在可居住系外行星）最可靠的監(jiān)測”。哈吉吉波爾說道，而目前面臨的挑戰(zhàn)是從遠(yuǎn)距離理解行星的可居住環(huán)境。

雖然計算恒星可居住區(qū)的位置相對直接，但建模行星的動態(tài)性和氣候則并非易事。這些行星是否有板塊，例如——調(diào)節(jié)大氣層里二氧化碳和水含量的地球物理學(xué)過程。天文學(xué)家對它們的內(nèi)部結(jié)構(gòu)仍一無所知，理解系外行星大氣層組成部分仍是某些研究小組開始研究的課題。

然而，鑒定超級地球的工作仍在持續(xù)進(jìn)行，自2009年起哈吉吉波爾就與美國加州大學(xué)圣克魯茲、華盛頓卡耐基研究所的研究人員一起努力監(jiān)測M恒星可居住區(qū)內(nèi)的超級地球。格利澤667Cc是這些合作中最被援引的發(fā)現(xiàn)，但其實還存在其它發(fā)現(xiàn)。

?開普勒太空望遠(yuǎn)鏡在搜尋系外行星時監(jiān)測的恒星區(qū)域。

從理論層面講，哈吉吉波爾已經(jīng)在天體物理學(xué)期刊上發(fā)表了兩篇有關(guān)雙星系統(tǒng)可居住性的文章。他還試圖解開超級地球在距離自身恒星很遠(yuǎn)的地區(qū)是如何形成的。“很有可能每個系統(tǒng)都有自身的歷史以及自我形成的方式。沒有理由相信一個系統(tǒng)內(nèi)行星的形成，或者可居住區(qū)內(nèi)超級地球的形成，適用于所有系統(tǒng)。”

這項研究還可能提供我們太陽系自身形成的新見解。超級地球和熱木星——緊密環(huán)繞自身母恒星的氣體巨星——似乎在其它系統(tǒng)里普遍存在，為什么太陽系內(nèi)則不同呢？“誠實來說，我們尚未有明確的答案。目前存在很多不同的模型陳述不同的理論解釋太陽系內(nèi)為什么沒有超級地球和熱木星。但這些模型想要具有說服力，首先它們必須要能夠解釋太陽系的其它特性。”

例如，緊密環(huán)繞太陽的氣體巨星很可能會影響周圍環(huán)繞的多巖石行星，這將是天文學(xué)家需要解決的一個有趣理論難題，否則他們將無法繼續(xù)對太陽系外的行星進(jìn)行分類。

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