《超级地球:奇异新世界》
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但是,我们错了,宇宙总是让人捉摸不透.目前发现的1900多颗（数字还在增加中）系外行星,许多与我们太阳系内行星很不一样,比方说2011年发现了围绕两颗恒星运行的行星.它就像是科幻电影《星球大战》中,围绕双星运动的行星塔图因,主人公卢克在这颗行星上,可以凝望“双日同落”.天文学的新发现,让科幻故事变为触手可及的现实.
寻找“生命行星”
但系外行星给我们的最大惊喜,或许是“超级地球”,也被称作“超级类地行星”.这一类的行星,广义上是指那些环境可能与地球类似,而质量通常为地球1到10倍的行星.
1992年,天文学家首次发现系外行星,而且一次就发现了两颗,它们每一颗几乎都是地球质量的3倍,一般来说,行星都会绕着恒星来运转,就像我们的地球绕着太阳一样,但是这两颗系外行星却特别另类,因为它们是绕着一颗叫做PSR B1257+12的脉冲星（位于室女座,距离地球大约980光年）运转.
这个发现令研究人员目瞪口呆,因为当时天文学家一般认为,只有主序星周围才可能存在行星,而所观察到的第一批系外行星竟然是在脉冲星周围找到的,为什么有这么奇怪的事情?
直到1995年,天文学家在一颗典型的类日恒星周围发现了一颗所谓的“热木星”（即公转轨道极为接近其母恒星的类木行星）,才轻舒一口气.这个星球的发现,使天文学家们受到鼓舞,并开始计划寻找系外超级地球的“猎星任务”.
2009年,专门用于探测系外行星的开普勒太空望远镜升空之后,扫描了其视野范围内的15万颗恒星.从此,发现超级地球的喜讯就不断传来,太空望远镜得到的一系列图片令人惊奇：它们有的是气态的球体,更像是迷你海王星;有的则是岩石类的超级地球,可以完全被海水或熔岩覆盖.
密度很重要
欣喜若狂的行星猎人们发现了更多的星球,并添加到超级地球的名单中.然而直到现在,除了它们的质量,科学家们对这些星球一无所知,没有人能猜测出：这些新奇的行星是属于岩石类的（类似于地球）、气态的（类似于海王星）,或者介于两者之间?又或者以上的类型都有涉及?
因此,关于超级地球的第一个大问题是：它们由什么构成?想要深入了解行星的基本物质,天文学家需要找到一个“凌日”——即行星经过主恒星时,遮挡了主恒星的部分光线,从而让我们可以估算行星的大小.一旦天文学家知道了某颗行星的大小和质量,根据高中所学的物理,我们就能算出该行星的密度（密度等于质量除以体积）.有了密度,科学家就可以判断超级地球为松散球还是实心球,是“死亡的世界”,还是可能的“活的世界”.因此密度十分重要,它能告诉我们关于星球的特征.
寻找系外行星“凌日”的过程并不容易,但这样的等待,终于在2009年有了进展,那一年天文学家推算出了两颗超级地球的密度.首先,宇宙飞船看见了一颗正在“凌日”的行星,后来被命名为CoRoT-7b,它的直径大约是地球的1.5倍,质量则是地球的5倍.这意味着CoRoT-7b是第一颗被发现的系外岩石行星,不过它跟它的母恒星距离特别接近,其表面肯定会融化——可能更类似水星.
第二颗是GJ 1214 b,它是被研究得最多的超级地球,其直径约为地球的5倍,但质量只有地球的6.5倍,密度远小于之前发现的CoRoT-7b.GJ 1214 b行星距离地球40光年,它上面富含丰富的水资源：星球四分之三的表面都被深海覆盖.这是人类第一次在太阳系外发现的饱含液态水的行星,但与此并存的却是常年190℃的高温,因此,GJ 1214 b上充满着灼热而浓厚的水蒸气,这样的环境也许并不适合地球形态的生命存在,但有可能發现其他形态的生命.
据统计,已知密度的超级地球数量,大约在40个左右.一般来说,直径在地球3.2倍以下的系外行星,其密度就很高,很可能是岩石行星;而当直径超过地球直径的3.2倍时,行星的密度会开始下降,那么就可能是由较轻的物体,如水、冰和气体等组成的气态行星.
如何揭秘行星大气
在地球上,大气对动物、植物、人类来说,必不可少,所以超级地球的大气层也是天文学家下一步的研究目标.
我们之前提到了,在“凌日”穿越过程中,主星的光穿过系外行星的大气后,一些波段的光会被特定的大气分子吸收.这时科学家通过分析光谱,就可以检测到行星大气的特定分子.如果获得足够多的数据,科学家就可以在理论上分析出行星大气层的基本组成成分.
假设能观察到气体的组成成分,那么或许就能提供一种线索：超级地球是否有生命存在?或者生命是否已经存在于超级地球上?因为根据大气中有什么样的气体,就可以推测某些生命是否存在.
到目前为止,在大气气体种类分析上,有很多令人激动的发现,其中就包括了“超级木星”的大气组成.科学家发现“超级木星”庞大的大气层中,主要是水蒸气、二氧化碳和甲烷,与木星的大气成分非常相似.而超级地球的研究,还在进展之中.
但是太空望远镜对岩石类超级地球上的大气成分的检测效果非常弱,比如在GJ 1214 b和另一个超级地球HD 97658 b附近收集到的星光,通过光谱分析所发现的特定分子的数量很少.天文学家给出的解释是,这两个星球可能像金星一样,被云气包裹住了,厚云层显然阻挡了来自低层大气分子的特定光线,使其难以识别.
天文学家仍在努力解开云层的特征.总的来说,系外行星大气的分子结构,将是下一代望远镜（韦伯太空望远镜）的主要目标.
判断宜居的3个属性
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