美國(guó)太空網(wǎng)報(bào)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(qiáng)勁風(fēng)的天王星。從這個(gè)角度講，地球是獨(dú)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(chǎng)景。利用太空和地面望遠(yuǎn)鏡的觀測(cè)表明有一個(gè)名為超級(jí)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?yàn)樵谶^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(jí)恒星——比太陽更冷卻更昏暗的恒星——的行星是尤其重要的。因?yàn)檫@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(jí)地球更加簡(jiǎn)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(jí)地球。美國(guó)宇航局天體生物學(xué)研究所、美國(guó)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(yùn)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(jí)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(jí)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(jí)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(jí)地球發(fā)現(xiàn)于1992年，當(dāng)時(shí)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(jí)地球的步伐加快了許多。這主要?dú)w結(jié)于美國(guó)宇航局開普勒太空望遠(yuǎn)鏡的出現(xiàn)，它花費(fèi)了4年時(shí)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(shí)已經(jīng)遠(yuǎn)超過了預(yù)計(jì)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(jí)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(cè)，這是因?yàn)檩^小的恒星對(duì)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(jí)地球?qū)⒆钃醺嗪阈堑墓?，使得它更容易被監(jiān)測(cè)到。這一事實(shí)導(dǎo)致研究的注意力集中在利用徑向速度和過境光度測(cè)定研究來尋找M恒星可居住區(qū)內(nèi)的超級(jí)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(cè)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(xiàng)儀器，其中之一是位于智利拉西拉歐洲南方天文臺(tái)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(gè)是位于夏威夷莫納克亞山凱克天文臺(tái)的高分辨率階梯光柵光譜儀（HiRES）。

當(dāng)美國(guó)宇航局科學(xué)家重新監(jiān)測(cè)開普勒的項(xiàng)目——它因兩個(gè)后反動(dòng)輪失靈而暫停了科研工作——他們正計(jì)劃開普勒繼任者項(xiàng)目，系外凌日現(xiàn)象觀測(cè)衛(wèi)星(Transiting Exoplanet Survey Satellite,簡(jiǎn)寫TESS)。TESS在搜尋超級(jí)地球上有利有弊，哈吉吉波爾說道。

“由于TESS將覆蓋整個(gè)天空，與開普勒只關(guān)注一小部分天空有所不同，它可能會(huì)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(huì)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(guó)宇航局水星信使號(hào)宇宙飛船看到的地球。天文學(xué)家并不確定超級(jí)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(gè)特定恒星系是格利澤667，一個(gè)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(jí)地球的研究小組成員之一。

今年，由德國(guó)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(jí)地球，那么實(shí)際上應(yīng)該存在很多顆。這項(xiàng)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(jí)地球。

由于這顆恒星非?；璋?，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(jì)這些行星的運(yùn)行周期非常短，大約為20天至50天，甚至有的行星的一面會(huì)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(duì)潛在可居住系外行星）最可靠的監(jiān)測(cè)”。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(jì)算恒星可居住區(qū)的位置相對(duì)直接，但建模行星的動(dòng)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(duì)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(jí)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(guó)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(cè)M恒星可居住區(qū)內(nèi)的超級(jí)地球。格利澤667Cc是這些合作中最被援引的發(fā)現(xiàn)，但其實(shí)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(shí)監(jiān)測(cè)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(jí)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(gè)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(gè)系統(tǒng)內(nèi)行星的形成，或者可居住區(qū)內(nèi)超級(jí)地球的形成，適用于所有系統(tǒng)。”

這項(xiàng)研究還可能提供我們太陽系自身形成的新見解。超級(jí)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(chéng)實(shí)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(jí)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(huì)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(gè)有趣理論難題，否則他們將無法繼續(xù)對(duì)太陽系外的行星進(jìn)行分類。

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