“第二个地球”:一个美丽的童话

2015-7-24 14:13 来源: 赛先生微信号 |作者: 郑永春

开普勒太空望远镜搜寻之旅

所谓系外行星,就是位于太阳系之外,围绕另一颗恒星运行的行星。7月23日,美国国家航空航天局对外发布预告,将于北京时间7月24日零点整对外发布有关系外行星搜寻“令人兴奋”的新消息。预告称“天文学家们已经接近几千年来我们所梦想的目标——发现另一个地球。”这个预告一下子吸引了全球新闻界特别是科技媒体的关注。

从7月14日“新视野号”飞掠冥王星和冥卫持续数天的新闻报道,到前几天铂金小行星飞越地球附近的“财富诱惑”,再到今天宣布发现另一个地球——开普勒452b 。今年7月的这个夏天,太空和宇宙探索的新闻让我们把目光投向宁静绚烂的遥远星空,似乎它们能够在酷暑煎熬中带给我们一丝清凉。

以我的个人分析,这次新闻发布会更像是花费了6亿多美元的开普勒太空望远镜向全球公众,特别是美国政府、国会和纳税人的“汇报演出”,目的是告诉他们,你们给的这些钱没有白花,以争取得到进一步的研究资助。我们应该知道,NASA不仅仅是一个庞大的航天科研机构,它也是一个政府部门,在科学传播和新闻素材的饥渴发布,以及吊人胃口、吸引眼球方面已经十分娴熟,类似的操作手段,我们其实已经屡见不鲜。这些操作既塑造了它良好的公众形象,传播了科学精神,也回应了公众期待。

开普勒太空望远镜由NASA下属的喷气推进实验室研制,它携带的最主要的科学仪器——光度计配备了一个直径95厘米的透镜。与哈勃望远镜主要用来拍摄星空图片不同,开普勒望远镜是世界上第一颗探测系外行星的航天器。2009年3月7日,开普勒望远镜从佛罗里达州卡纳维拉尔角空军基地17-B发射台发射升空,在3年多的任务期内,开普勒望远镜对天鹅座和天琴座中约10万个恒星系统开展了观测,目的是搜寻太阳系外的行星,特别是搜寻与地球相似、由岩石构成,并位于恒星宜居带上的行星,以研究银河系内行星系统的多样性。所谓“宜居带”是指恒星所属的行星系统中适合生命存在的区域,在太阳系中,距离太阳0.99~1.70天文单位(1天文单位等于1.5亿公里)之间的区域被称为宜居带。由于恒星辐射强度的差异,宜居带与恒星的距离有所不同。


开普勒望远镜通过观测行星穿越恒星的“凌日”现象搜寻系外行星。所谓“凌日”是指行星经过其所属的母恒星前的现象,就像地球上观测水星或金星凌日的天象时,我们会发现太阳表面有个小黑点在缓慢移动。当行星运行到开普勒望远镜与这颗行星所属的恒星系统之间时,由于行星的遮挡,望远镜上的光度计接收到的恒星亮度信号会减弱。开普勒望远镜上的光度计非常灵敏,可以检测到恒星亮度的十万分之一的微弱变化。科学家根据恒星亮度周期性的微弱变化,可以推算出系外行星的大小和轨道周期。

为了精确对准观测天区,开普勒望远镜配备了4个反应轮以控制望远镜的方向,其中至少要有3个反应轮正常工作才能实施观测。2012年7月,望远镜上的1个反应轮出现故障,但仍可正常观测。2012年11月,望远镜原定的主要观测任务顺利完成,原计划将观测寿命延长4年。但2013年5月,又一个反应轮出现故障,由于无法凑齐3个反应轮一起工作,望远镜的正常观测基本停止。经过连续数月的分析测试和挽救努力后,项目团队于2013年8月19日宣布放弃修复望远镜,转而让其承担其它研究任务。

新闻发布会准时开始,以音频和图片形式向全球直播,开普勒望远镜团队宣布发现了迄今为止与地球最相似的系外行星——开普勒452b(Kepler 452b)。

开普勒452b的直径比地球大60%,距离地球约1400光年(1光年约等于10万亿公里),位于天鹅座。2015年1月6日,NASA曾经发布开普勒望远镜发现的第1000颗系外行星,其中开普勒438b、开普勒442b、开普勒440b等三颗行星的运行轨道位于宜居带内,当时报道也称之为“另一个地球”。但那三颗行星围绕运行的恒星是质量较小、温度较低的红矮星,而开普勒452b围绕运行的是一颗与太阳相似的恒星——开普勒452。

由于“凌日”法只能测量系外行星的直径大小,无法估算其质量,因此无法根据密度判断开普勒452b究竟是不是岩石质的行星。但根据理论模型推测,开普勒452b的质量可能约为地球的5倍,若推测成立,则它应该是一颗岩石行星,而不是像木星、土星、海王星那样气液态的巨行星。

开普勒452b的轨道周期(一年)约为385天,接近地球上的一年365天。由于这颗系外行星与母恒星的距离适中,位于温度适宜的宜居带,科学家猜想它的表面可能存在液态水。

虽然新闻报道时大多称之为“第二个地球”,但严格说来,开普勒452b是一颗围绕与太阳相似的恒星运行,与这颗恒星之间的距离适中的系外行星。所以,开普勒452b并不是严格意义上的“另一个地球”,只能说是迄今为止与地球最相似的系外行星。尽管如此,这仍然是搜寻“另一个地球”所取得的重要进展。

根据估算,恒星开普勒452的年龄约为60亿年,比太阳还要老15亿年,围绕这颗恒星运行的开普勒452b的年龄也接近60亿年。由于恒星的光度会随着年龄增长而老当益壮,逐渐增强,因此在开普勒452形成后的50亿年内,这颗系外行星接收到的光照强度应该比地球弱,但如今开普勒452b接收到的光照强度已经超过了地球。这说明随着太阳年龄的增长,地球上接收到的光照强度也将逐渐增强。

此次发布会同时发布了11颗直径小于地球2倍、位于宜居带内的系外行星,但其结果还需进一步确认。

探测冥王星的“新视野号”飞船是迄今为止飞得最快的深空探测器,如果让它从现在开始赶赴开普勒452b,按照“新视野号”目前5.9万公里/小时的飞行速度,飞到“第二个地球”需要约2709万年,而人类在地球上的全部历史也不过200万年,看来有生之年你我是不可能去那里旅游的了。

最新评论

碳市场行情进入碳行情频道
返回顶部