天文学家发现适合寻找生命迹象的位于宜居

　　artist的构想是围绕红矮星运行的像Wolf1069b这样的岩石地球质量系外行星。如果这颗行星保持了它的大气层，那么它很有可能在白天的广阔区域内拥有液态水和适宜居住的环境。Credit: NASA/Ames Research Center/Daniel Rutter

　　据美国物理学家组织网（Max Planck Society）：一颗新发现的系外行星可能值得寻找生命迹象。马克斯·普朗克天文研究所的天文学家戴安娜·科斯萨科夫斯基领导的一个团队的分析描述了一颗围绕其母恒星红矮星Wolf 1069运行的行星，位于宜居带。

　　该区域包括恒星周围的距离，液态水可以在行星表面存在。此外，名为Wolf 1069 b的行星具有类似地球的质量。很可能，这颗行星是一颗岩石行星，也可能有大气层。这使得这颗行星成为为数不多的有希望寻找生命友好条件和生物信号迹象的目标之一。

　　当天文学家寻找太阳系以外的行星时，他们对类地行星特别感兴趣。到目前为止，在他们发现的5000多颗系外行星中，只有大约十几颗具有类似地球的质量，并居住在宜居区，这是一个行星系统中，水可以在行星表面保持液态的范围。随着Wolf 1069b的出现，这种可能演化出生命的系外行星的数量增加了一个候选者。

　　一个昼夜永恒的星球

　　探测这样的低质量行星仍然是一项重大挑战。海德堡马克斯·普朗克天文研究所的戴安娜·科斯萨科夫斯基和她的团队承担了这项任务。作为卡梅内斯项目的一部分，专门为寻找潜在的宜居世界开发了一种仪器。卡梅内斯团队正在西班牙卡拉阿尔托天文台使用这台仪器。

　　Diana Kossakowski说：“当我们分析恒星Wolf 1069的数据时，我们发现了一个清晰、低振幅的信号，它似乎是一颗大致地球质量的行星。”。“它在15.6天内围绕恒星运行，距离相当于地球和太阳之间距离的十五分之一，”研究结果现已发表在《天文学与天体物理学》杂志上。

　　Wolf 1069 b的模拟表面温度图，假设有类似地球的大气层。地图以始终面向恒星的点为中心。温度单位为开尔文。273.15开尔文相当于零摄氏度。在红圈内的行星表面可能存在液态水。Credit: Kossakowski et al (2023) / MPIA

　　根据研究，这颗矮星的表面相对较冷，因此呈现橙红色。Kossakowski解释道：“因此，所谓的宜居带向内移动。”。尽管Wolf 1069b与中心恒星距离很近，但它只接收到地球从太阳接收到的入射辐射功率的65%。这些特殊的条件使得像Wolf 1069这样的红矮星周围的行星可能对生命友好。

　　此外，他们可能都共享一个特殊的财产。它们的自转可能在潮汐上锁定在主星的轨道上。换句话说，恒星总是面向行星的同一侧。所以有永恒的白天，而在另一边，永远是黑夜。这也是为什么我们总是面对月球的同一面。

　　系外行星的气候模拟

　　如果假设Wolf 1069b是一颗光秃秃的岩石行星，那么即使是在恒星对面的平均温度也只有零下23摄氏度。然而，根据现有的知识，狼1069 b很有可能已经形成了大气层。根据这一假设，它的温度可能会上升到+13度，正如气候模型的计算机模拟所显示的那样。在这种情况下，水将保持液态，而对生命有利的条件可能会盛行，因为我们所知道的生命依赖于水。

　　从气候角度来看，大气不仅是生命出现的先决条件。它还可以保护Wolf 1069 b免受高能电磁辐射和可能破坏生物分子的粒子的伤害。辐射和粒子要么来自星际空间，要么来自中心恒星。如果恒星的辐射太强，它也会剥离行星的大气层，就像火星一样。但作为红矮星，Wolf 1069只发出相对微弱的辐射。

　　因此，这颗新发现的行星上可能保存了大气层。这颗行星甚至可能有磁场保护它免受带电恒星风粒子的影响。许多岩石行星都有一个液体核心，它通过发电机效应产生磁场，类似于地球。

　　图中比较了三个拥有地球质量行星的红矮星系外行星系统。绿色的圆圈表示各个可居住区。Credit: MPIA graphics department/J. Neidel

　　寻找地球质量系外行星的困难

　　自30年前发现第一颗系外行星以来，在寻找系外行星方面取得了巨大进展。尽管如此，天文学家为了探测质量和直径与地球相似的行星而寻找的信号相对较弱，很难从数据中提取出来。卡梅内斯团队正在寻找恒星光谱中微小的周期性频移。当一颗伴星因其引力吸引主星，导致其摆动时，预计会出现这些变化。因此由于多普勒效应，地球上测量到的光的频率发生了变化。

　　以Wolf 1069及其新发现的行星为例，这些波动大到足以测量。其中一个原因是恒星和行星之间的质量差相对较小，导致恒星围绕共同的质量中心摆动的情况比其他情况更为突出。根据周期信号，也可以估计行星的质量。

　　未来系外行星表征的候选者屈指可数

　　Wolf 1069 b距离31光年，是其主星周围宜居带中距离地球质量第六近的行星。它属于一小组物体，例如半人马座比邻星b和Trappist-1e，它们是生物签名搜索的候选对象。然而，这种观测目前超出了天文学研究的能力。

　　Kossakowski指出：“我们可能还要再等十年。”。目前正在智利建造的超大型望远镜（ELT）可能能够研究这些行星的大气层组成，甚至可能探测到生命的分子证据。