星際移民

星際移民

星際移民,天文科學家在宇宙中尋找到適宜人類居住的星球或者在其他星球上創造條件讓人類移民居住。

過去研究人員提出早期移民人口數量為幾百人,但科學家認為需要重新討論這個問題,這需要從人類群體遺傳學上去考慮,人數太少不能組成基本的繁衍群體,移民的多少也決定了需要多大的宇宙飛船。

據國外媒體報道,如果人類想要移民其他星球,那麽就需要一個很大的飛船,俄勒岡州波特蘭州立大學人類學家卡梅倫·史密斯估計初期移民人口數量大約在4萬人左右,如此龐大的人口數量可使殖民地人口呈現多樣化,在遺傳統計上具有意義,可解決長時間太空飛行的需要。

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    星際移民
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    策略
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    Digiarty Software

簡介

星際移民將會為未來出生的數十億人提供安身立命的空間。Marshall T. Savage在《The Millennial Project》一書中曾經預計,小行星帶可以容納下7500萬億的居民。按照目前的人口成長率計算,大約還有1440年地球的人口密度就將達到飽和。不過,星際移民也面臨著很多問題。比如我們的身體結構並不適應長時間待在太空中,待在金星表面我們會被融化,待在火星表面我們會被凍僵。唯一的辦法,就是進化。

星際移民

在今年4月發表的研究報告中,人類學家史密斯認為星際航行的時間估計達到150年,這個時間與伊卡洛斯計畫構想的基本一致,後者是一個由非營利性機構提出的星際航行計畫,旨在前往距離太陽系最近的恆星。根據史密斯的計算,最初移民人數至少要達到1.4萬人,人數區間在1.4萬至4.4萬之間,這是一個基于人類群體遺傳學理論模擬的結果,其中2.3萬人是處于生育年齡的男性和女性。

史密斯承認這個數位看起來很龐大,但是我們需要維持一定數量的人口,因為較大的群體數量可避免出現近親繁殖,還可以解決早期移民者感到群體性苦悶的問題,事實上根據史密斯的調查,脊椎動物種群數量至少要在5000至7000個體,如果它們要生存下來就要維持這個基本種群數量,以至于不會陷入滅絕的困境。即使我們有著數萬人的移民隊伍,但仍然需要冷凍精子和卵子,保持群體的優異性。

移民外星

著名物理學家史蒂芬·霍金2010年8月在接受美國著名知識分子影片共享網站BigThink訪談時,再曝驚人言論,稱地球將在200年內毀滅,而人類要想繼續存活隻有一條路:移民外星球

霍金表示,人類如果想一直延續下去,就必須移民火星或其他的星球,而地球遲早會滅亡。至于這個時間期限,霍金預言:兩個世紀。霍金說:"人類已經步入越來越危險的時期,我們已經歷了多次事關生死的事件。由于人類基因中攜帶的'自私、貪婪'的遺傳密碼,人類對于地球的掠奪日盛,資源正在一點點耗盡,人類不能把所有的雞蛋都放在一個籃子裏,所以,不能將賭註放在一個星球上。" 但是,如何前往外星球?科學家估計,如果用化學燃料的飛行器,前往最近的適宜生活的星球要5萬年。如果想要在人類壽命期限內移民,我們必須研製出接近光速的飛行器,同時還要保持艙內的人們在飛行過程中能持續抵御來自外太空的種種輻射。

超級地球

最早發現的超級地球

美國科學家發表報告說,他們利用設在夏威夷的"凱雅克"天文望遠鏡發現了這顆"迄今發現最像地球的星球"。它是個多岩石的星球,位在天秤座距離地球約20光年。它環繞著天秤座中的紅矮星(恆星的一種) gliese 581運行。這個星系內迄今共發現6個行星,天文學家把這顆新發現"超級地球"命名為gliese 581g。

gliese 581g行星位于紅矮星gliese 581的"適居帶"(Goldilocks zone)範圍內。所謂"適居帶"是指行星距離恆星遠近合適的區域,在這一區域中,恆星傳遞給行星的熱量適中,行星既不會太熱也不太冷。也可以讓液態水形成海洋的條件。

gliese 581g質量約是地球的4.3倍,重力是1.6倍,足以留住水。跟太陽系裏的水星一樣,這顆系外行星gliese 581g也被它的恆星"鎖定",也就是說這顆行星的一面幾乎永遠面對恆星,另一面則幾乎永遠背對楮它,因此,表面溫差較大。研究人員推測,該行星的表面平均溫度在攝氏零下31度至攝氏零下12度之間。

發現列表

已經發現的小于10倍太陽質量超級地球

在所有已經發現的系外行星中,質量大多都在木星級範圍,質量小于10倍地球質量的隻有10顆(脈沖星和銀河系外面的不包括在內。

最小的3.3倍地球質量,位于人馬座,距離地球3200光年,由"微引力效應"法發現。2009年1月9日發現一顆超級地球HD7924b,9.22倍太陽質量,距離恆星HD7924 0.057個天文單位,公轉周期5.4天。恆星HD7924位于仙後座,視星等7.2等,光譜型K0V,距離54.8光年,表面溫度5177開。

行星名 / 行星質量(地球為1)/ 所在星座 / 距離 (光年)/ 恆星質量(太陽為1)/發現方法

MOA-2007-BLG-192-Lb 3.3 人馬座 3200 0.06 微引力

HD40307b 4.20 繪架座 41.7 視向速度

HD40307c 6.87 繪架座 41.7 視向速度

HD40307d 9.16 繪架座 41.7 視向速度

Gl581c 5.02天秤座20.4 0.31 視向速度

Gl581d 7.73 天秤座 20.4 0.31 視向速度

OGLE-05-390Lb 5.40天蠍座2100 0.22 微引力

Gliese876d 5.72 寶瓶座 15.4 0.32 視向速度

HD7924b 9.22 仙後座 54.8 0.83 視向速度

HD181433b 7.57 孔雀座 85.2 0.78 視向速度

真正的"類地行星"應在1.3倍地球半徑以下,它們的發現還在人們的期待當中。

典型代表

簡介

超級地球格利澤876d是超級地球的典型代表,鑒于超級地球相對較大的質量,它們與地球在物理特徵上有著一定的差距。一份以Diana Valencia為主的團隊針對格利澤876d的研究報告顯示,使用經由檢測行星及其相應質量的中天法所測得出來的半徑,有可能推測出超級地球的組成結構。計算繞行格利澤876的行星所得出的範圍,可以是在九千兩百公裏(約為地球半徑的一點五倍)的固態行星到地核大到超過一萬兩千公裏以上(約為地球半徑的兩倍)有著冰層覆蓋表面的液態行星。

在這半徑的範圍之內,超級地球格利澤876d的表面引力為~3.3g與~1.9g之間。巨大的表面引力(通常大過類海王星行星與類土行星,在某些情況下則大過類木行星)是超級地球一項眾所周知的特徵。

溫度

首先是溫度。由于這顆行星的紅矮星"太陽"溫度較低且光芒不足,因此即使它距離"太陽"的位置非常適中,地表溫度也會很低。科學家估計這顆行星上的溫度大約隻有零下200℃,相當于天王星表面的溫度,這麽低的溫度下,生命想要在上面生存幾乎是不可能的事情。

大氣

其次是大氣。這顆行星上沒有像地球一樣包圍在外的大氣層,而且似乎也不可能再產生大氣層,這和地球及木星、土星有很大出入。

啓示

科學家從超級地球格利澤876d發現中得出一個重大啓示,在銀河系中,這種類似地球的行星似乎很"普遍",隻不過一直沒有被發現而已。

" 這種'超級地球'在銀河系中應該很多,大約35%的恆星附近應該都有這種行星。"科學家格爾德如是介紹道。因此科學家打算利用重力顯微鏡重新掃視一遍銀河系,借以發現曾經被遺漏的類地行星。

天文科學家首度發現在太陽系之外,第一個可以支持生命存活的星球。它不會太熱、也不會太冷。而且有跟地球相近的地心引力。生命存活的機率是百分之百,更不排除這裏可能有外星生命存在!

發現歷史

2005年

以Eugenio Rivera為主的一支團隊于2005年發現超級地球,它因繞行格利澤876公轉,而被命名為格利澤876d(先前已有兩顆體積近似木星的類木行星在其星系中被發現)。它的質量估計有地球的七點五倍大,軌道 周期相當短,隻有兩天左右。鑒于格利澤876d的與日距離,它高溫的表面最高可到開氏650度。

2006年

2006年03月14日一批專門"獵星"的天文學家在銀河系深處發現一顆和地球非常相似的行星,很可能會成為找到生命新家園的鑰匙。這顆行星距離太陽系9000光年,體積大概是地球的13倍,質量和海王星差不多。它圍繞著一顆紅矮星運行,那顆紅矮星是它的"太陽",體積比太陽小一半、溫度也比太陽低很多。

起初科學家以為這隻是一顆普通的類地行星,但是經過研究發現,這顆行星和地球驚人地相似,簡直就像地球的翻版。據科學家推測,這顆行星整體結構頗似地球,"內心"也是和地球一樣的岩石核心,外層則包裹著岩石和其他成分。不過它的地表溫度稍低,上面沒有液態水隻有凍結的冰。因此這顆行星又被稱為"超級地球"。

2007年

2007年4月,由Stephane Udry所領導一支根據地在瑞士的團隊,宣布在格利澤581周邊可棲息區域的邊陲發現兩顆新的超級地球,其表面有可能存有液態水。有地球質量五倍大,距離格利澤581為0.073天文單位或一千一百萬公裏的格利澤581c,座落在可棲息區域的"暖陲",其平均溫度(不考慮來自大氣的影響),估計在反照率可比照金星的攝氏零下三度,至反照率可比照地球的攝氏四十度之間。

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2008年

瑞士日內瓦天文台的科學家們2008年6月16日在法國舉行的一次學術會議上宣布,他們發現了5顆新"超級地球"。在這次發現的5顆"超級地球"中,有3顆位于距離地球42光年外的繪架座及南劍魚座方向,質量分別為地球的4.2倍、6.7倍及9.4倍。這3顆"超級地球"環繞一顆體積比太陽略小的恆星公轉,公轉周期分別為4天,10天和20天。第4顆"超級地球"圍繞恆星HD181433公轉,周期為9.5天。恆星HD181433還吸引了一顆類似木星、公轉周期為3年的行星。第5顆"超級地球"的質量是地球的22倍,每4天公轉一周。

自1995年發現第一顆"超級地球"後,天文學家又陸續探測到270多顆,大多如木星及土星般巨大,與地球大小類似的行星較少。由于多數"超級地球"距離我們太遠,天文學家無法直接通過普通天文望遠鏡用肉眼觀察,而隻能依靠無線電波或者光譜分析等探測方式"間接測算"出"超級地球"的存在。

2009年

2009年12月16日,據美國媒體報道,一個由美國和澳大利亞科學家組成的國際研究小組近日通過對"凱克"望遠鏡和英澳電波望遠鏡的觀測資料進行研究後發現,在鄰近兩個類日恆星系統中存在四顆類地行星,其中兩顆被稱為"超級地球"。研究人員認為,這一發現將為人類尋找可居住行星提供重要線索,人類在未來幾年內發現可居住行星的希望將大大增加。

幾年內或可找到宜居星球

在這四顆類地行星中,其中有兩顆被稱為"超級地球",它們比地球質量大,但又比天王星和海王星質量小。這些"超級地球"的存在表明,發現一個與地球類似的適宜居住星球隻是一個時間問題。

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在這四顆新發現的類地行星中,其中有三顆位于恆星"61 Virginis"周圍。"61 Virginis"恆星事實上相當于太陽的雙胞胎兄弟,距離地球28光年,位于處女座中。在每年的這個時候,人們可以在太陽升起前的數小時內在夜空中觀測到處女座。研究人員分別對這三顆行星可能的最小質量進行了估測。研究小組成員、澳大利亞新南威爾士大學天文學家克裏斯-汀尼認為,"61 Vir b"的最小質量大約為地球質量的5.1倍,"61 Vir c"的質量大約為地球的18倍,而"61 Vir d"的質量大約為地球的23倍。汀尼認為,"其中最小行星的質量恰好處于超級地球的質量範圍之內。這是在類日恆星周圍第一次發現這樣大小的行星。"此前,科學家們也曾在其他恆星周圍發現過"超級地球",但那些恆星卻比太陽冷得多。

2009年12月22日天文學家發現一顆繞昏暗恆星運轉的類地行星,距地球僅40光年。它是一個熱氣騰騰的"水世界"。 天文學家認為這顆行星與此前在太陽系外發現的任何系外行星相比更接近地球。

中評社北京2009年12月17日電/新浪科技引述英國《每日郵報》報道,天文學家發現一顆繞昏暗恆星運轉的類地行星,距地球僅40光年。它是一個熱氣騰騰的"水世界",體積是地球的6倍。據信,這顆行星75%的表面區域被水覆蓋,但由于溫度太高,它無法支持地球型生命存在。有證據顯示,這個"水世界"同樣擁有大氣層。天文學家認為這顆行星與此前在太陽系外發現的任何系外行星相比更接近地球。

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通過測算行星穿過導致的亮度降低,科學家能夠計算出一顆行星的密度並對其成分進行有根據的猜測。新發現的行星被命名為"GJ1214b",據信表面四分之三區域被水和冰覆蓋,留給岩石的區域隻有四分之一左右。

哈佛-史密森尼中心研究生、天文學家查克裏.伯塔發現了這顆有水行星。他表示:"盡管溫度很高,但它仍舊是一個有水世界。與其它任何已知系外行星相比,這顆行星體積更小,溫度更低並且與地球更為接近。"

科學家認為除了GJ1214b地表之外,一些東西一定阻隔來自母星的光線,它的周圍可能是一個由氫和氦構成的大氣層。借助于哈勃太空望遠鏡,天文學家可能確定這顆行星的成分。MEarth Project負責人大衛.查博內歐表示:"由于這顆行星與地球非常接近,'哈勃'應該可以對大氣層進行探測並確定其構成。幸運的話,它將成為第一個擁有已證實大氣層的超級地球,雖然這個大氣層可能對我們已知的生命並不友好。"

16日出版的《自然》雜志報道了這一發現。在刊登于《自然》的一篇文章中,著名行星獵人、美國加利福尼亞州大學傑弗裏.馬西教授對這個水世界可能呈現的景象進行了猜測。他寫道:"它可能擁有深度極高的海洋,應該呈液態。由于母星賦予的熱量,其表面溫度達到190攝氏度左右。此外,一個類似桑拿浴的蒸汽大氣層也可能存在。"

2010年

開普勒空間望遠鏡于去年3月升空,其設計旨在幫助尋找太陽系外行星。其工作原理是"掩星觀測法"--當一顆或幾顆行星通過其母恆星面前時,恆星的光被局部阻擋,其亮度會出現相應的輕微下降。通過開普勒望遠鏡前所未有的精確測光,它能檢測出這種亮度變化並反推出掩星體,即行星的存在。

在對開普勒望遠鏡過去7個月來的資料進行分析之後,一個來自哈佛史密松天體物理中心的科學家小組發現了兩顆圍繞一顆編號為"開普勒-9"的恆星運行的行星目標。該恆星距離地球約2300光年。

其中一顆行星,編號為開普勒-9b,其圍繞母恆星的公轉軌道周期僅為19天。而另一顆,開普勒-9C,則要花費39天公轉一周。

研究人員發現這兩顆行星的公轉軌道具有周期性的快慢變化。這意味著這兩顆行星之間陷入了"引力共振"--它們相互之間的引力互相作用,進而影響各自軌道特徵。使用這些資料,研究人員得以計算出這兩顆行星的質量。計算結果顯示,這兩顆行星都是較土星稍重的氣態巨行星。

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但是當研究人員試著用這兩顆行星的大小去解釋中央母恆星發生的亮度損失時,它們驚訝地發現了另外一顆微弱的掩星體。檢測到的這一微弱信號顯示有一顆更小,軌道更靠近母恆星的行星存在于這一行星系中。其軌道公轉周期為1.6天。這顆行星質量約相當于1.5個地球,並且是由岩石構成的類地行星。

但研究人員還不能就此慶祝,因為這樣微弱的信號存在許多幹擾因素。背景恆星或雙星系統中的伴星都會產生類似的信號效果。 "到目前為止,我們隻能說,我們找到了一個非常有意思的信號,我們很希望我們不久就能取得更多的資料,"馬特·赫蒙(Matt Holman)說。他是這項研究的首席科學家。

但即便這一信號最終被證實確實是一顆類地行星,人類也不太會希望在那裏移民:根據其軌道位置推斷,這顆行星的表面溫度大約為1900攝氏度。2010年9月29日美國國家科學基金會的天文學家們9月29日宣布發現一顆迄今為止與地球最類似的星球,它的部分區域環境與溫度適合人類居住。

這顆名叫Gliese 581g的行星位于天枰座星群,環繞比太陽小許多的紅色恆星Gliese 581運行。該恆星距離地球20光年,天文學家目前已經找到6顆繞Gliese 581運行的行星。另外5顆(Gliese 581b到Gliese 581f)都不位于"Goldilocks zone"(可居住區)內,然而這顆正好在可居住區內,它的溫度不會太熱或太冷,這樣液態水就可以形成海洋、湖泊和河流。

Gliese 581g很可能是一顆岩石星球,表面或許有水和大氣層,它的直徑大約是地球的1.2到1.4倍,質量大概是地球的3.1到4.3倍,引力與地球相近,其表面平均溫度在零下31度到零下12度之間。它所圍繞運行的這顆紅矮星的溫度隻有太陽的1/50,體積是太陽的1/3。Gliese 581g繞其"太陽"運行一圈隻要37天,而且它的一面是永遠對著"陽光",另外一面則永遠處于黑暗之中。所以它朝陽的這面可能很熱,溫度可達100多度,背光的一面的溫度則可在零下幾十度。

對于生命或未來的人類移民而言,最合適的位置是"灰色"地帶--Gliese 581g的黑暗與光明的過度帶。根據其經度的不同,許多生命都可以找到適合它們出現和進化的穩定的氣候環境。

天文學家們目前已經找到了將近500顆太陽系外的行星,然而,它們幾乎全部都是太大,由氣體而不是岩石構成,而且溫度對我們認知的生命而言不是過熱就是過冷。賓夕法尼亞州立大學天文學家賈斯汀說:"這是第一顆讓我真正感到很激動的行星。"他認為這顆行星非常適合孕育生命。

在其它星球上發現生命不等于就發現了外星人,但即使是在外星球發現一個單細胞細菌都會震動地球生命唯一性的觀點。然而,關于這顆行星,我們還有很多問題沒有回答。科學家們還不能證實它上面是否有水,它的大氣組成是什麽,但因為它的環境對液態水的存在而言是很完美的,而且在地球上似乎是有水的地方就有生命,因此賈斯汀相信"這個星球上存在生命的可能性是100%"。

相對而言,發現這顆行星所用的時間不長,難度也不大,天文學家們認為還有數百萬個這樣的類地行星等待我們去探索。Gliese 581g的發現是基于夏威夷W. M. Keck天文台11年觀測的結果,現代先進的科學技術與傳統的地面望遠鏡的結合繼續在系外行星探索方面發揮著重要作用。

2011年

2011年5月初由麻省理工、哥倫比亞大學、哈佛、加州聖克魯斯分校組成的國際天文學家小組正式公布了發現成果:通過加拿大MOST空間望遠鏡發現距地球40光年處的55 Cancri A行星系統中的一顆"超級地球",比地球大60%,質量是地球八倍,密度是地球兩倍的固態行星,形似真實版的潘多拉星球。

藝術家筆下的"超級地球"

該行星編號為:55 Cancri e,環繞著編號為55 Cancri A的恆星,公轉一周僅需18個小時。也就是說,在該行星上生活,根本不需要日歷,記得帶一塊手表即可。而且看到的太陽比地球上看到的大60倍,亮度大3600倍。行星表面溫度2700攝氏度,麻省理工的天文學家認為如此高的溫度不可能存在大氣結構,但也有一些科學家相信足夠強的引力能留住部分大氣。由于主恆星有著較高的亮度,所以能進行許多較為敏感的測量,對科學家來說,該行星是個完美的實驗室,可以對行星形成、演化以及整個生命周期進行充分研究。

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但是,這顆行星是不能被直接觀測到的,即使是功能強大的望遠鏡。而該行星系統中的恆星,即55 Cancri A,在未來的兩個月內,如果在一個天氣較好的夜晚,是能被肉眼觀測到。

由55 Cancri A恆星構成的行星系統,第一顆行星于1997年由加州的一個研究小組發現,命名為55 Cancri b。在其後的五年內,該小組又發現了另外兩顆行星,也就是55 Cancri c和55 Cancri d,到了2004年,德州的研究小組發現了55 Cancri e,最近發現的一顆在2008年,也是該行星系統第五顆行星:-55 Cancri f。

這五顆行星的發現過程都是基于多普勒技術,恆星由于附近行星的引力作用,會產生搖擺現象,進而通過測量星光波長的變化確定行星的參數。去年,哈佛的天文學博士研究生Rebekah和加州聖克魯斯分校的系外天體專家Daniel,重新分析了2004年的資料,認為55 Cancri e的軌道周期要比原先認為的要小,之後麻省理工學院的Winn和史密森天體物理中心的Matt Holman天文學家申請動用MOST空間望遠鏡進行觀測,發現凌日現象發生周期隻有17小時41分,符合前者的分析,而恆星光線在每次凌日時隻變暗1/5000,這些資料還得出了結論:這顆行星的直徑大約在21萬公裏,比地球大60%左右。

這個發現使得哥倫比亞大學天文學家Matthews教授十分興奮:就如同《星際迷航》中Kirk船長所做的事情一樣,我們(科學)最終將趕超科幻。

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未來發展

截止到2009年,人類已經發現了270多個與地球一樣圍繞著恆星旋轉的行星。在這些行星當中,有相當一部分的重量都在地球的5倍到15倍之間,而且在這些"超級地球"當中也有許多是和地球一樣由岩石構成的,而且還擁有大氣層,擁有岩石地表而不像木星是氣體行星。它們當中的一部分年齡並不是很大,而且它們表面的溫度變化很大。科學家認為這些"超級地球"形成于宇宙中的"暴風雪",隻有這些暴風雪才能在過去的幾十萬年裏為這些行星穿上厚厚的冰衣,從而使這些行星得以生存至現在。

而這些所有"超級地球"都擁有自己的星盤和大氣,其中一部分是圍繞著一顆恆星運轉。岩石行星在靠近其圍繞恆星的一側就比較溫暖,反之另一面就非常寒冷。這些行星年輕的時候,它們圍繞的恆星都比較穩定,隨著它們的不斷成長,溫度也會發生變化,人類想要移民到那些星球目前的科技是不可能的,人類想要在地球沒有毀滅之前移民到其他星球,必須要先保護地球。

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