@ 2020.04.06 , 13:00

天文學家定義「真正宜居帶」:能產金湯力的行星

一個宜居的行星不會用致命的耀斑殺死你。有液態水、氣候宜人的巖質行星,上面沒有末日般的行星風暴,沒有憤怒、記仇又任性的神仙鬼怪。這些是定義宜居行星的條件。

現在,有些天文學家又添加了一條新標準:金湯力 (gin and tonic)。

如今,系外行星是空間科學的一大熱點。我們已經發現了約 4000 個系外行星,并且還將找到更多。比起幾十年前,我們已經有了長足的進步。那時,太陽系是唯一一個已知的有宜居天體的星系。那時我們還能有什么想法?

開普勒計劃完全改變了那種狀況,我們對系外行星的了解有了飛躍式的進步。隨著那些遙遠行星的發現,我們開始細化宜居天體的標準。

水、免受恒星輻射傷害和宜人的氣候只是最基本的條件。我們該增進對宜居性的了解,并在清單中再添加幾個必需品了。一個研究團隊稱,是時候引進“真正宜居帶 (RHZ)”這個概念了。

這些研究者稱,只有能生產金湯力的行星才算處于真正宜居帶中。只要行星能滿足這個條件,它就從宜居升級到真正宜居。有可能不能生產金湯力的行星完全不適合居住,或許那里是個我們發配我們不喜歡的人的地方。

這篇新論文的標題是“定義真正宜居帶 (Defining the Really Habitable Zone)”,其第一作者是 Marven F Pedbost。

到目前為止,真正宜居帶的理論尚未經受實踐檢驗,但這沒能阻止這些勇敢的研究人員們。他們在論文的簡介中說,“與系外行星領域的許多工作一樣,我們完全依賴難以或無法檢驗的假設,忽略了所有前提條件,還提供了一些天文學家們可以在講座中使用的圖片。”

有一些和真正宜居帶這一概念相關的背景知識。“對生命存在方式的探究涉及眾多錯綜復雜因素,是一個極其難解的問題。因此,它是申請研究經費和望遠鏡使用時間的理想主題,也是一個不太實際的問題。作為替代,該領域內形成了這樣一種共識——去研究更寬松的宜居帶問題。

在天文學和天體生物學中,星際宜居帶(CHZ),或簡稱宜居帶,指圍繞恒星的一定的軌道范圍,位于其中的行星有液態水存在、有一定的大氣壓。 en.Wikipedia

“今日宇宙”的讀者們對宜居帶這個概念可能已經比較熟悉了。基本上,它等價于液態水。暫不考慮其他因素,我們知道地球上的所有生命都需要液態水,所以我們搜尋其他存在液態水的天體。如果一個行星或衛星上存在液態水,我們就可以說它位于宜居帶中,或者更謹慎地說,它位于大概宜居帶中。

天體還需要滿足其他很多條件,才足以維持生命生存。但是,正如論文作者所說,這是個復雜的問題。所以我們不妨先忽略這一團亂麻,直接跳到真正宜居帶中去享用喝不完的金湯力吧!

要制作金湯力,我們需要些什么?論文的作者們稱,我們需要以下幾種東西:

“我們先定義一種最基礎的金湯力,可稱之為 MAGIC (Cook 2019),一杯 MAGIC 必須包含:金酒、湯力水、冰塊和某種柑橘屬水果。”

金酒愛好者們知道,金酒用某種“植物材料”調味。但哪都沒有“植物材料”的確切定義。

“實質上,金酒是一種添加了多種“植物材料”的酒精。”論文中寫道,“缺乏對‘植物材料’的精確定義,所以我們假設這個概念和天文學家們所用的‘金屬’類似——除幾種常見物質外,它包含宇宙中幾乎所有東西。除了氫和氦,所有東西都是金屬;相應的,除了水和酒精,所有東西都是‘植物材料’。”

現在我們終于有點進展了。

光譜分析指出,金酒中所包含的主要植物材料來自杜松。杜松的適應性很強,在地球上分布廣泛。但是,系外杜松適應性強不強,分布廣不廣呢?論文作者稱,“……我們預期系外杜松存在于很多種行星上。”聽起來不錯!

那柑橘呢?

柑橘屬植物的適應性弱于杜松,所以存在系外柑橘的天體應該少于系外杜松天體。論文中寫道,“和與杜松相關的因素相反,天體上適合種植檸檬或青檸這兩種金湯力的基礎材料的區域對很多因素敏感。這些必不可少的柑橘屬植物在 21-38℃ 的溫度區間內長勢喜人 (植物學家,私人談話),還要有穩定的 H2O (下文中稱之為水)供應。”

當然,論文中包含更多細節,所以我們鼓勵有興趣的讀者親自去閱讀它。我們還建議讀者去閱讀該團隊的另一篇重要論文——“星系動物園:一類新的不尋常的星系團 (Galaxy Zoo: an unusual new class of galaxy cluster)”。那篇論文同樣包含嚴謹而具有開創性的科學分析。

星系動物園(Galaxy Zoo)邀請公眾協助在網絡上為上百萬個星系按形狀分類,是與天文學相關、由公眾成員協助科學研究的全民科學案例。 Wikipedia

這只是對真正宜居帶進行科學估算的開始,一定會有其他論文跟進此問題。

最后,結語屬于論文的作者:“我們建議,近年相關精力應該集中于研究軌道在真正宜居帶內的行星,并就探測相關特征的可能性作出未證實的論斷。我們去喝一杯了。”

本文譯自 Universe Today,由譯者 pessoa 基于創作共用協議(BY-NC)發布。


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