GJ 1214 b

GJ 1214 b

GJ1214b是一顆系外行星,引距離地球僅40光年,它環繞著一顆紅矮星運行,它是當前發現的唯一一顆超級地球系外行星――質量在地球和海王星之間,並具備穩定的大氣層。

  • 中文名稱
    GJ1214b
  • GJ1214b
    一顆系外行星,距地球40光年
  • 溫度
    高達200多攝氏度
  • 表面
    四分之三被深海覆蓋
  • 體積
    地球的3倍
  • 質量
    地球的6.5倍

簡介

科學家最新發現一顆表面富含大量水資源的岩石行星,而且距離地球非常近,未來科學家將進一步揭示該系外行星表面的大氣層狀況。這顆系外行星目前被命名為"GJ1214b",距離地球僅40光年,它環繞著一顆紅矮星運行,它是當前發現的唯一一顆超級地球系外行星――質量在地球和海王星之間,並具備穩定的大氣層。美國馬薩諸塞州哈佛-史密遜天體物理學研究中心的大衛·查邦紐(DavidCharbonneau)是該項研究的負責人,他說:"從天文學角度上講,GJ1214b是我們的鄰居,它與地球之間的距離非常近,甚至我們的電視信號都可以抵達這顆行星。"

GJ 1214b系外GJ 1214b系外

概述

GJ1214b是一顆極像地球的行星,之所以說極像地球,是因為它上面富含豐富的水資源

GJ1214b距離地球約40光年,約由75%的水和25%的岩石構成,有穩定的大氣層;體積約為地球的2.7倍,質量是地球的6.5倍,溫度高達200攝氏度,被稱為超級地球。

GJ1214b環繞著一顆比太陽小且溫度低的紅矮星運行,它與該恆星僅209萬公裏,公轉一周隻需38小時。盡管該恆星的表面亮度隻有太陽的1/3000,但由于兩者之間很近,所以GJ1214b的溫度仍高達200多攝氏度。

最早觀測

哈佛--史密森天體物理學中心的貝爾塔是最早觀察到GJ1214b的行星的人員之一,他指出,該行星上的水可能以"七冰"(一種水的結晶體,存在于氣壓為地球海平面2萬倍的環境下)的形式存在。

GJ1214b行星表面有某種東西阻礙來自紅矮星的光線進入,天文學家推測,很可能是由氦氣和氫氣組成的大氣層。科學家準備動用哈勃太空望遠鏡研究GJ1214b大氣層的具體成分。哈佛大學天文學教授大衛·查邦紐(DavidCharbonneau)稱:"它距離地球很近,哈勃能夠探測到他的大氣並分析其成分。"

據報道,發現這顆行星的裝備並不高級,僅僅是地面上的一台業餘40釐米口徑望遠鏡。

GJ1214和GJ1214bGJ1214和GJ1214b

特點

GJ1214b是一顆最近被發現的類地行星。它距離地球40光年,表面四分之三都被深海覆蓋。這是人類第一次在太陽系外發現的飽含液態水的行星,與此並存的卻是常年190度的高溫。行星的發現者大衛·沙博諾認為,GJ1214b上充滿灼熱而濃厚的水蒸氣,這樣的環境也許並不適合地球形態的生命存在,但有可能發現其他形態的生命。

GJ1214b行星的體積是地球的3倍,質量是地球的6.5倍,它是迄今發現的第二顆最小系外行星,此前有一顆叫做"CoRoT-7b"的行星,體積僅是地球的1.7倍,質量是地球的5倍。

CoRoT-7b

CoRoT-7b行星之所以被天文學家認為是一顆罕見的岩石系外行星,是因為天文學家在地球上進行凌日觀測時發現它呈現暗淡色。天文學家通過凌日法能夠計算出行星的體積和密度,查邦紐的研究小組認為CoRoT-7b很可能是一個具有固體核心的"水世界",此外它還具備一個密集的大氣層,大氣層是由氫氣氦氣構成。

猜測

正常情況下,一顆與特殊類型恆星保持如此距離的行星會非常熾熱,其表面溫度可使任何水成為水蒸汽形成。但是科學家認為CoRoT-7b行星的密集大氣層可形成一種高壓環境,從而使行星表面的水保持液態,然而這僅是一種猜測而已。

美國麻省理工學院天體物理學家薩拉·西格(SaraSeager)說:"至于這顆系外行星的溫度究竟達到多少度,目前我們還無法知曉。我認為這顆行星表面並不存在液態水,這是因為這顆行星的溫度太高,我推測該行星上的水資源處于超流體狀況,之後很快就會被蒸發。"據悉,他剛出版了一本介紹系外行星的書――《地球之外是否有生命?尋找系外行星適宜居住區域》。

深入研究

目前,天文學家計畫下一步對該行星的大氣層進行深入研究,該大氣層存在著許多不確定因素,首先,大氣層的壓力是至關重要的,這對于行星表面存在生命體很關鍵;其次,密集的大氣層會阻擋射入行星表面的微弱恆星光線。

查邦紐說:"如果將太陽比作是一個1000瓦燈泡,那麽CoRoT-7b的恆星就是一個3瓦燈泡。"

西格稱,無論這顆行星具有什麽樣的構成成分,天文學家都對這項發現感到興奮和驚喜!目前我們真正地發現一顆比地球大的行星環繞一顆較小的恆星運行,而且它與恆星之間的距離處于適宜生命存在區域。令我們興奮的是它非常接近我們的地球,僅有40光年的距離。

據悉,CoRoT-7b行星是天文學家通過一組小型地面望遠鏡觀測到的,該項研究報告詳細發表在本周出版的《自然》雜志上。

發現和研究

40光年外的深海星球

在最近十年裏,天文學家觀測星系的視角,開始逐漸從太陽系以內轉向更遠的範圍。尋找類地行星,一直以來都是天文觀測者的目標所在,而能在廣袤宇宙間發現地外生命,則是每一個仰望星空者的夙願。

一般來說,天文學家都會通過觀測恆星星系來尋找類地行星,大衛·沙博諾介紹說。因為超出太陽系的範圍,天文學家很難觀測到亮度較為暗淡的行星,恆星則更明亮些,比較容易觀測到。發現一顆太陽系外的類地行星,通常的過程是,科學家先確定一顆恆星是否和太陽類似,繼而再去推算,在環繞著它運轉的那些行星當中,是否有條件產生出一顆和地球相似的行星。

大衛·沙博諾在哈佛大學天體物理研究中心(CFA)領導一隻國際天文研究團隊,尋找類地行星是他的主要工作之一。最近,沙博諾的團隊在距離地球40光年的地方發現了一顆類地行星,他們將這顆行星暫時命名為GJ1214b。12月17日,《自然》雜志刊登了關于行星GJ1214b的所有資料,而《時代》則報道說,在這個發現行星根本不足為奇的年代裏,GJ1214b還是會以其"不同尋常"的特征,"佔據各大媒體的首頁"。因為這顆行星跟之前天文學家發現的所有太陽系外行星相比,尺寸理想,溫度也還算適宜,最重要的是,這顆行星75%的區域都被深海覆蓋著。這是我們迄今為止在在地球之外發現的第一顆飽含液態水的星球。

不同尋常的"超級地球"

這是一顆"超級地球"(super-earth),《自然》雜志這樣描述行星GJ1214b。不過這不是什麽贊美之詞,而是一個天文學上的特殊概念。"超級地球是指那些質量是地球1-10倍的類地行星。"《自然》解釋道。GJ1214b的質量是地球的6.6倍,所以被劃入超級地球的類別。

目前沙博諾和他的團隊正在進一步研究這顆行星的形態,以及它可能擁有的生態環境。除了質量比地球大,行星GJ1214b的體積也比地球大2.7倍,而密度卻隻有地球的1/3。這些對比幫沙博諾初步確定了行星上的水環境,繼而,沙博諾發現,在GJ1214b上,和廣闊海洋並存的,還有190度的高溫。

在地球上,190度早已超過了水的沸點,足以讓水直接氣化,但是在GJ1214b上,因為大氣壓強和地球上的很不同,所以即使在190度的高溫下,液態水仍大面積存在,在有些區域,海水甚至半凝結著,呈現出水晶一樣的形態。不過蒸騰作用也很厲害。天文學家估計GJ1214b上存在著非常厚重的大氣層,而沙博諾則認為,這些大氣層大都由蒸汽構成。這些水蒸氣濃厚而灼熱,常年籠罩著GJ1214b,令它好像一隻名副其實的巨型蒸籠。

天文學家稱這樣的環境為"宜居地帶"(habitable zone),這大約是和其他環境更惡劣的類地行星對比得出的結果。人類很難想象會在這樣的處境下生活--即使遭遇氣候災變,地球上最惡劣的狀況也不至于到這樣的境地。但是很難說,這裏沒有一些別的生命物種存在,比如某種類似于細菌的物種。也很難說,這裏會不會孳生出一些生命物質,與我們在地球上見到的完全不同。

總之,這裏有水,有還算適宜的溫度,"我們不能斷言那裏沒有生命物質存在,不過現在說一定有(生命),那也很武斷。"扎加利.貝爾塔說。他是哈佛大學天體物理研究中心的研究生,也是第一個發現GJ1214b線索的人。

偶然發現的"鄰居"

行星GJ1214b上的高溫來自于它所圍繞的恆星,一顆紅矮星。和太陽相比,這顆紅矮星顯得十分昏暗,亮度隻有太陽的三千分之一;然而由于GJ1214b和紅矮星距離太近,隻有大約209萬公裏的距離(GJ1214b圍繞紅矮星運行一周隻需要38小時),所以來自恆星的溫度令GJ1214b變得十分灼熱。

發現GJ1214b的過程十分偶然。和其他天文學家一樣,沙博諾最先關註的也是太陽系外的那些恆星。"那些恆星大多是紅矮星。這是銀河系裏最常見的恆星類型。"沙博諾說。他們在銀河系外鎖定了2000顆紅矮星,利用一個小型地面望遠鏡陣列來觀測這些紅矮星。這項工作被沙博夫稱為MEarth計畫。

沙博諾他們首先看到GJ1214b的母星。一次偶然的機會,貝爾塔發現那顆紅矮星表面的亮度不對,之後他通過資料計算證明,那是一顆行星正好從它的前方穿行過去。這顆行星就是GJ1214b。

現在沙博諾和他的團隊正準備進一步探索GJ1214b上和大氣環境相關的所有細節。在觀測條件上,GJ1214b提供了前所未有的好機會。從宇宙的尺度來說,40光年的距離幾乎相當于就在地球隔壁。"事實上我們用來發現GJ1214b的望遠鏡,隻比業餘愛好者的望遠鏡高級一點。"貝爾塔說。現在他和沙博諾準備申請用NASA的望遠鏡來觀測這位"鄰人"。哈勃望遠鏡和紅外敏感型斯皮策望遠鏡都能清楚地觀測到GJ1214b上的大氣狀況,"盡管最後可能會證明,這樣的大氣環境對生命而言並不友善,但它還是會成為第一個大氣信息為人所確知的類地行星。"沙博諾說。

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