NASA发现了一个有意思的新世界

发现太阳系之外的行星早就不是什么新奇的事情了，但NASA还是吊足了媒体的胃口，在美国东部时间2月22日下午1点举办了一次发布会。

NASA宣布他们发现了一个全新的世界。

在距离我们40光年之外，有一颗昏暗、矮小的恒星，名为TRAPPIST-1。通过对星光长时间的观测，我们就可以知道是否有围绕着它旋转的行星经过，遮挡住它的一小部分光芒。这种探测行星的方法叫凌日法：

△ 凌日法：当一颗行星从恒星前方经过时，该恒星的亮度会略为下降。（图片来源：NASA/Hubble）

要知道，行星运行的轨道能够通过凌日法观测到的并不多，而且在恒星系统中包含了类似地球的岩石行星（类地行星）更是少之又少，更不用提这些类地行星正好位于合适的地点可以维持液态水的存在。但科学家惊喜地发现，这颗恒星包含了七颗绕着它旋转的行星。不仅如此，其中有三颗适合生命的生存。

△ 行星“e”、“f”和“g”位于TRAPPIST-1系统中的“宜居地带”——绿色区域。（图片来源：NASA）

一个适合生命繁衍的星球至少要满足几个条件（以地球为参考标准）：

在离恒星恰当的位置上，

有合适的质量，

有合适的大气层，

表面需要有足够量的液态水。

其实，恒星TRAPPIST-1本身就很容易被忽略，因为它很昏暗，是一颗温度极低的矮星。它的质量只有太阳的8%，这大约是木星质量的84倍。但是，恒星越小，行星越容易被发现，因为恒星亮度下降的程度与行星和恒星的面积比成正比。

△ 上面是木星系统，下面是TRAPPIST-1系统。虽然TRAPPIST-1的质量比木星大很多，但大小却差不多。

此外，TRAPPIST-1辐射出的能量也只有太阳的0.05%，这就意味着如果行星上面存在液态水，那它们的轨道必定离母星很近。多近？如果把它们搬到太阳系来，它们都在离太阳最近的水星的轨道内。

△ TRAPPIST和太阳的大小和轨道的比较。七颗新发现的行星都在水星的轨道内。（图片来源：ESO/O.Furtak）

从下面这张图，我们可以清晰的看到TRAPPIST-1、太阳系和木星系统之间的结构比较。

△ 上半部分白色的轨道为木星的伽利略卫星；红色轨道为TRAPPIST-1的行星。下半部分为内太阳系的三颗行星轨道。（图片来源：ESO/O.Furtak）

那我们是如何得知这些行星的大小的？其实很简单， 当行星经过恒星前方时，通过它遮挡住了多少亮度就可以推测出行星的大小了。原理很简单，但实际操作是很复杂的，因为导致恒星变昏暗的因素不只是行星经过，比如还有恒星黑子和恒星活动。在过去，也发生过起初我们以为是行星，最后发现其实是错误的信号。

△ 一次不寻常的三星凌日现象，导致TRAPPIST-1的奇异亮度变化。（图片来源：ESO/M. Gillon et al.）

为了确定亮度的变化的确是经过的行星造成的，天文学家需要长时间的观测，确定亮度的变化模式是否是有规律的。观测到的凌日现象越多，天文学家就越有信心确定我们发现了行星！

△ NASA对七颗行星的观测。（图片来源：NASA）

一旦确定了发现的是行星，从亮度的变化就可以推算出这些行星的大小。令人惊奇的是，每一个行星都跟地球的大小类似。这个大小正好足以维持一个厚重大气层，但又足够小可以成为岩石行星。

△ 七颗行星凌日的数据。（图片来源：ESO/M. Gillon et al.）

不像太阳系中的世界，由于这些行星离母星很近，应该都被潮汐锁定了。这意味着这些行星的一侧永远是白天，另一侧则永远处于无尽的黑夜之中。

在过去，我们已经发现的恒星质量大几乎都比TRAPPIST-1大，而在那些恒星系统找到的行星要么比地球小，要么比地球大。这次我们居然在同一个系统发现了七颗行星，而且都跟地球的大小差不多，这是非常令人惊喜的。

△ TRAPPIST-1系统的七颗行星和太阳系内四颗行星的一些参数比较。（图片来源：NASA）

这绝对是个破纪录的系统，不仅是拥有最多类地行星的系统，而且适合宜居的行星也最多。

虽然发现七颗行星是件非凡的成就，但整个故事最有意思的部分还等待着被谱写。随着望远镜越来越庞大和精密，使得我们最终能够分析这些星球的大气层的光谱，寻找水和生命的踪迹。

我们为什么要不断地在寻找系外行星？其实是在寻找一个答案。

在宇宙中，我们是孤独的吗？

对于这个问题，有乐观派的，有悲观派的，只能够等待时间来告诉我们答案。而这次的发现至少帮助我们迈前了一小步。

现在我们知道，宇宙中或许有三种不同的环境可以孕育出生命。一种是类地行星，位于恒星的宜居地带，靠着太阳光供给能量；一种是像欧罗巴（木卫二）那样，靠潮汐力或地核放射性衰变产的能量，在冰壳下维持温暖的海洋；而第三种则是我们刚发现的这些行星，被潮汐锁定，生命或许能够在白天和黑夜之间演化。或许还有更多种不同的情况......或许生命比我们想象的更普遍？

△ 想象图：如果我们站在TRAPPIST-1f星球上....（图片来源：NASA/JPL-Caltech）

最后，试想一下，在最新发现的三个宜居行星中，同时都发展出了生命。经过了数亿年的时间，他们按照各自的步伐演化出了智慧生命。终于有一天，其中一个星球上有个也叫伽利略的人发明了望远镜，当他把望远镜瞄准邻近的恒星时，意外地发现其它两颗星球上居然有人不停地朝他挥手.......

文/Zwicky 原理（principia1687）

喜欢这类内容？也愿意再阅读其内容…？那么敬请关注【博科园】今后我们会努力为你呈现更多科学知识。