發(fā)現(xiàn)一顆地球大小的系外行星Gliese 12b，這是一個尋找生命“不錯的地方” _地球

新發(fā)現(xiàn)的地球大小的系外行星格利澤12b及其紅矮星母恒星的插圖。（圖片來源：Robert Lea（與Canva共同創(chuàng)作））
據(jù)美國太空網(wǎng)（Robert Lea）：科學(xué)家利用美國國家航空航天局的太空望遠鏡發(fā)現(xiàn)了一個誘人的世界。它大約有地球那么大，離我們的太陽系非常近，而且可以像我們所知的那樣舒適地生活。
這顆名為Gliese 12b的太陽系外行星或“系外行星”圍繞著一顆小而冷的紅矮星運行，該恒星位于距離地球約40光年的雙魚座。該團隊通過美國國家航空航天局的凌日外行星探測衛(wèi)星（TESS）發(fā)現(xiàn)了這顆系外行星，據(jù)估計其寬度約為地球的1.1倍，與我們的行星以及金星相似，金星通常被稱為我們世界的太陽系“雙胞胎”
格利澤12b圍繞其恒星格利澤12運行，距離如此之近，以至于其一年只持續(xù)12.8個地球日。然而，由于紅矮星格利澤12的大小只有太陽的四分之一左右，它也比我們的恒星涼爽得多。這意味著，盡管格利澤12b與紅矮星母恒星的距離僅相當于太陽和地球之間距離的7%，但它仍處于行星系統(tǒng)的宜居帶內(nèi) 。宜居帶也被稱為“金發(fā)姑娘帶”，是指恒星周圍既不太熱也不太冷的區(qū)域，行星無法容納液態(tài)水，而液態(tài)水是我們所知的生命的重要組成部分。不過，重要的是，發(fā)現(xiàn)格利澤12b的兩個團隊還不能確定它是否有大氣層。因此，目前尚不清楚這個世界是否適合居?。?但研究人員持謹慎樂觀的態(tài)度。
“最有趣的是，這是一顆真正在附近的行星；事實上，它是距離地球最近的凌日行星之一， ”倫敦大學(xué)學(xué)院科學(xué)家拉里薩·帕萊索普告訴Space.com，她與南昆士蘭大學(xué)天體物理學(xué)家希希爾·多拉基亞共同領(lǐng)導(dǎo)了這項研究。“它要么在恒星的宜居帶內(nèi)，要么就在恒星的邊緣——所以，它可能是宜居的。”
如果地球和金星有一個孩子
科學(xué)家在格利澤12b穿過或“凌日”其母紅矮星表面時發(fā)現(xiàn)了它。這些凌日會引起TESS擅長發(fā)現(xiàn)的光線的微小下降。Palethorpe補充說，當團隊進入這個項目時，他們不知道行星的軌道周期或大小。
她繼續(xù)說道：“發(fā)現(xiàn)它的大小與地球如此相似，真是一個驚喜。” 。“所以能夠確定這一點真的很好，但我認為特別是知道，就宜居性而言，它可能位于地球和金星之間，真的很令人興奮。”
Gliese 12b接收到金星從太陽獲得的輻射的85%左右，但被認為其表面溫度要低得多，為107華氏度（42攝氏度），而金星的表面溫度為867華氏度（464攝氏度）。
盡管地球和金星都在太陽的宜居帶內(nèi)，但其中一個可以支持生命并擁有有利的大氣層，而另一個則是一個荒涼的地獄景觀，溫度高到足以融化鉛。研究格利澤12b可以幫助我們理解為什么會出現(xiàn)這種情況。
Palethorpe補充道：“Gliese 12b也可以教會我們很多關(guān)于我們自己的太陽系是如何發(fā)展的。” 。

新發(fā)現(xiàn)的系外行星Gilese 12b的可能大?。ㄍ計叢矗篘ASA/JPL Caltech/R.Hurt（Caltech IPAC））
該團隊現(xiàn)在將調(diào)查格利澤是否有大氣層，但早期跡象表明，如果有，大氣層將相對稀薄。然而，也許令人驚訝的是，缺乏厚厚的大氣層對地球的宜居性前景來說是個好消息。
Palethorpe的倫敦大學(xué)學(xué)院研究員Vincent Van Eylen告訴Space.com：“我們知道一些行星的氫大氣層非常厚，覆蓋了整個行星。這種非常厚的氣層實際上對宜居性來說是個壞消息。通常，這些行星的大小是地球的兩到三倍。Gliese 12b是地球的實際大小，所以它可能沒有這么厚的大氣層。” 。
“它可能沒有大氣層，這對宜居性不利，也可能有這種稀薄的大氣層，有點像地球的大氣層。”
盡管如此，即使格利澤12b沒有大氣層，它仍然可能是推進我們在銀河系其他地方尋找生命的重要測試對象。這是因為，作為一顆紅矮星，它所圍繞的恒星恰好是我們銀河系中最常見的恒星形式——但對于紅矮星行星系統(tǒng)，我們所知相對較少。
紅矮星周圍的生命
在銀河系中，紅矮星是最大的恒星家族，它們的核心仍在將氫融合為氦，這一過程定義了恒星的所謂“主序星”壽命。據(jù)估計，我們銀河系中60%至70%的恒星是像格利澤12這樣的紅矮星，在距離地球最近的30顆恒星中，至少有20顆是紅矮星。
Van Eylen補充道：“了解小恒星周圍的行星，它們可能是什么樣子，以及這些行星是否有生命，這很有趣。” 。
紅矮星的官方名稱為K型或M型恒星，其質(zhì)量約為太陽質(zhì)量的7.5%至50% 。相對于太陽，這種低質(zhì)量意味著這些恒星的燃燒溫度較低，僅達到6380華氏度（3500攝氏度），而我們恒星的溫度為9900華氏度。例如，格利澤12的表面溫度大約是太陽的60% 。
這種較低的溫度意味著，昏暗的紅矮星可以作為主序星存在的時間比太陽等中等質(zhì)量恒星長得多。盡管太陽的壽命預(yù)計約為100億年，但紅矮星的壽命預(yù)計是這一時期的幾十倍，甚至數(shù)百倍。有時，這個數(shù)字可以延伸到數(shù)萬億年。這意味著，與在較大主序星周圍的行星上相比，在圍繞紅矮星運行的行星上，生命將有更多的時間發(fā)展。
但是，對于圍繞紅矮星運行的系外行星的生命前景來說，這并不全是好消息。

一顆年輕的紅矮星猛烈噴發(fā)，向圍繞它運行的系外行星發(fā)出強烈的輻射。（圖片來源：美國國家航空航天局、歐空局和D.Player）
盡管紅矮星在其恒星成年期比太陽涼爽，但據(jù)信它們比我們的恒星狂野得多。這類恒星被認為具有高度的磁活動性，以X射線的形式爆發(fā)出頻繁而強大的高能光耀斑。這些X射線可以猛烈地剝離紅矮星附近行星的大氣層。
此外，最近的研究表明，即使是多年保持平靜的紅矮星，也可能突然爆發(fā)出比太陽耀斑強大100到1000倍的超新星。這些噴發(fā)在這類恒星的年輕人中更為常見，即使在宜居帶，也能剝離大氣層和沸騰液態(tài)水。
不過，目前，參與發(fā)現(xiàn)格利澤12b的兩個團隊都認為，這顆紅矮星在軌道上相對平靜，這對這顆系外行星擁有大氣層的機會來說可能是個好消息。
紅矮星系外行星是TESS的好目標
紅矮星比太陽等恒星更冷，因此它們的宜居帶離恒星更近，這一事實實際上使TESS及其行星搜尋凌日方法更容易探測到它們周圍的系外行星。
Palethorpe說：“我們對探測離宿主恒星較近的行星有偏見，主要是因為它們凌日更頻繁。當我們發(fā)現(xiàn)因為它們是較小的恒星而圍繞紅矮星運行的行星時，凌日的亮度會更大。” 。“因為紅矮星略冷，宜居帶比我們這種太陽更靠近恒星，這意味著我們更有可能用TESS探測到宜居帶內(nèi)的行星。”

一幅插圖顯示，美國國家航空航天局系外行星獵人TESS正在檢查一顆紅矮星（圖片來源：Robert Lea（與Canva共同創(chuàng)建）/美國國家航空和宇宙航行局）
該團隊將不得不求助于TESS以外的其他儀器來進一步調(diào)查這顆行星。他們還將改用一種不同的系外行星探測方法，以更好地定義Gliese 12b的特征。其中一種方法被稱為“徑向速度法”，它利用行星在引力作用下牽引恒星時導(dǎo)致恒星運動的微小擺動。
Palethorpe說：“我認為下一步真正要確定行星的質(zhì)量。作為北半球（Harps North）高精度徑向速度行星搜索器團隊的一部分，我們已經(jīng)在積極地進行這項工作，該團隊是一臺徑向速度望遠鏡。” 。“然后，我們還得到了歐洲南半球天文研究組織（ESPRESSO）的另一個提議，這是另一個徑向速度望遠鏡。所以，希望通過徑向速度觀測，我們能做到這一點。”
Palethorpe和Van Eylen還希望有時間使用詹姆斯·韋伯太空望遠鏡（JWST）進一步研究該行星的大氣層。這是可能的，因為當格利澤12b凌日其恒星表面時，穿過其大氣層的光將攜帶大氣層中元素的特征指紋。
這一過程被稱為“透射光譜”，Gliese 12b只是少數(shù)幾個距離足夠近的溫帶類地世界之一。

Trappist-1行星系統(tǒng)的比較，這些行星圍繞紅矮星運行，與Gliese 12b有相似之處（圖片來源：NASA/JPL Caltech）
JWST目前正在對TRAPPIST-1系統(tǒng)中的七顆類地行星進行類似的調(diào)查，這些行星距離我們大約40光年。這些行星與格利澤12b相似之處在于，它們中的許多行星不僅位于恒星的宜居帶內(nèi)，而且該恒星也是一顆小而冷的紅矮星。
Van Eylen說：“我認為，通過JWST，我們將至少獲得一些關(guān)于這顆行星大氣層的線索，我認為，這將是最令人興奮的事情，因為它已經(jīng)被發(fā)現(xiàn)了。” 。
當談到格利澤12b宿主生命的可能性時，這兩位科學(xué)家非常謹慎。畢竟，我們對這個世界的理解和能夠探測系外行星大氣層中生命跡象的方法都還處于早期階段，即使是像格利澤12b這樣相對較近的大氣層。
Palethorpe總結(jié)道：“我認為Gliese 12b將教會我們很多關(guān)于生活的知識，但我們不能肯定地說什么。我認為這非常令人興奮，我們絕對應(yīng)該期待更多關(guān)于Gliese 12 b的研究。” 。“這不是一個開始尋找生命的好地方。”
這兩個團隊的研究于周四（5月23日）發(fā)表在《皇家天文學(xué)會月報》和《天體物理雜志快報》上。