| 词条 | 类地行星 |
| 释义 | § 简介 围绕褐矮星旋转的类地行星 类地行星（Terrestrial planet）、地球型行星或岩石行星都是指以硅酸盐岩石为主要成分的行星。这个项目的英文字根源自拉丁文的“Terra”，意思就是地球或土地，由于时尚界的流行，加上对象是行星，因此在二合一下采用“类地"”行星这个译名。类地行星与气体巨星有极大的不同，气体巨星可能没有固体的表面，而主要的成分是氢、氦、和存在不同物理状态下的水。八大行星分为三类：类地行星、气体行星和远日行星。 类地行星包括水星、地球、火星、金星。类地行星是与地球相类似的行星。它们距离太阳近，体积和质量都较小，平均密度较大，表面温度较高，大小与地球差不多，也都是由岩石构成的。 所谓类地行星是指类似于地球的行星，天文学家认为这些行星上可能孕育生命，因而有研究意义。 § 构造 类地行星 类地行星的构造都很相似：中央是一个以铁为主，且大部分为金属的核心，围绕在周围的是以硅酸盐为主的地凾。月球的构造也相似，但核心缺乏铁质。类地行星有峡谷、撞击坑、山脉和火山。类地行星的大气层都是再生大气层，有别于类木行星直接来自于太阳星云的原生大气层。 理论上，类地行星或是岩石可以分为两类，一类以硅化合物为主，另一类以碳化物为主，像是含碳球粒陨石的小行星。这两类分别称为硅酸盐行星和碳行星（或“钻石星”）。 宇宙中是否存在和地球相类似的行星？我们地球是宇宙独一无二的骄子吗？这是非常深刻的问题。迄今为止没有人给出肯定或者否定的回答。天文学家已经在银河系发现若干和地球相似的表面由岩石构成的行星。它们的质量远远超过地球，也缺乏围绕旋转的类似太阳的星球，而是围绕已经死亡的星体旋转。现在对于这个问题的回答，有了里程碑式进展。科学家在太阳系外部发现了一个和地球非常相似的行星。其行星编号为155，是太阳系外最小的行星。其半径是地球的2倍，质量是地球的7.5倍。距恒星300万千米（0.021天文单位）。这个行星的轨道周期为1.94天。其轨道大小只有太阳系水星轨道的十分之一。这颗新发现的行星所在的星系名为Gliese 876。它围绕一颗名Gliese 876的恒星运行。 研究组科学家认为，虽然没有直接证据表明这颗行星的表面是由岩石构成,但是从质量的测定排除了它是木星那样的气体构成的行星。数据表明，它很可能是具有镍/铁岩石或者硅覆盖物的地形结构。介于地球陆地结构和天王星/海王星的热化的巨大冰结构之间。它具有稠密的蒸汽云层。 这项成果是由位于夏威夷莫纳克亚山顶的凯克天文台观测得到的。凯克天文台拥有2台全世界最大的10米光学巨型望远镜。每一台有8层楼高，重350多吨。这次的成功发现也要归功于凯克天文台技术的改进——光谱仪CCD探测器的精确度提高，从3米/秒提高到1米/秒，为今后能够发现银河系内质量和地球相当的行星打下了基础。 § 种类 类地行星 太阳系的类地行星 地球所在的太阳系有四颗类地行星：水星、金星、地球和火星，和一颗类地矮行星，穀神星。而像冥王星虽然有像类地行星的固体表面，但是以冰为主要的成分（参考冰矮星）。当太阳系形成时，应该还有很多这样的天体（微行星），但是她们可能都合併或毁灭在太阳星云形成四颗气体巨星的过程中。类地行星中，只有地球现在仍有活跃的水圈。 外太阳系的类地行星 迄今，在我们的太阳系外发现的外太阳系行星几乎都是气体巨星，原因很简单，因为气体巨星较大而容易观测到或推断其存在。但是，还是有一定数量的系外行星被怀疑或确认是类地行星。 Aleksander Wolszczan侦测到第一颗外太阳系的类地行星。有三颗环绕着脉衝星PSR B1257+12的行星，质量分别是地球的0.02、4.3和3.9倍。这是个意外的发现：她们的凌中断了脉衝星的电波辐射。（如果不是轨道经过脉衝星的前方，不可能被发现。） 当飞马座51b，第一颗被发现环绕着熔合星的系外行星，被发现时，许多天文学家都假设它是一颗硕大类地行星，因为如果是巨大的气体行星，不可能在如此的距离上紧挨着恒星（0.052AU）。然而，随后一颗相似的系外行星（HD 209458 b）直径被测量出来，由他凌的现象显示这些行星的确是气体巨星。 在2005年6月，在距离15光年远的红矮星Gliese 876旁发现了第一颗几乎可以确定是类地行星的系外行星。这颗行星的质量是地球的5至7倍，公转恒星的週期只有两个地球日的时间。 在2005年8月10日，Probing Lensing Anomalies NETwork/Robotic Telescope Network (PLANET/RoboNet) 和光学重力透镜实验（OGLE），在天蝎座的方向上，距离地球21,000光年处，观测到一颗命名为OGLE-2005-BLG-390Lb的低温行星，质量是地球的5.5倍。新发现的这颗行星，环绕母恒星运转的距离相当於太阳系的小行星带，经由重力微透镜的技术显露了这颗行星的存在。目前这种独特的能力可以发现地质量低至地球质量的行星。 再创生的碳行星在2007年4月，由11位欧洲的科学家组成的一个小组宣佈发现了一颗在适居带的地外行星，有着与地球相似的温度。这项发现使用的是欧洲南方天文台位於智利La Silla的望远镜，那儿有一架特製的光谱仪，可以分辨出光谱中只有几个波长幅度的摆动，而这种摆动可能透露出其他世界的存在。她们揭露了环绕红矮星Gliese 581的行星，而新发现的行星被命名为Gliese 581 c，并鼓舞了对同样昏暗恒星摆动的研究，因为与地球类似的行星有80%是在红矮星旁发现的。这颗新发现的行星质量是地球的5倍，被归类为超级地球。发现者还不能肯定他是像地球一样的岩石行星，还是表面被冰冻的液体水行星。如果他是像地球一样的岩石，以目前主流的理论推测他的直径会是地球的1.5倍，如果是颗冰球直径就会更大。 未来，将有一定数量的望远镜有能力直接观察到类地行星，包括类地行星搜寻者（Terrestrial Planet Finder）、太空干涉测量任务、达尔文、新世界任务、刻卜勒任务和猫头鹰（Overwhelmingly Large Telescope，OWL）。而天文学家也认为许多或大多数的近似太阳的恒星附近可能都存在类地行星。 § 设想 类地行星 喷气推进实验室类地行星搜索器（TPF）项目科学家查尔斯·贝克曼2004年4月28日称，美国航空航天局预计在2014年发射一台小型日晷仪，用遮挡恒星光亮的方法来突出行星。到2019年，美国将和欧洲空间局合作，发射自由飞行的干涉仪。这将是一对严格遵守相距一个足球场距离的两台天体望远镜，利用零信号干涉测量法，将两个天体望远镜的信号进行综合，信号峰值与信号波谷相叠加，把明亮的恒星从图像上去除，而围绕恒星旋转的行星所反射的光可以不同的路径通望远镜的光学系统，在图象上留下痕迹。 就目前观测，太阳系附近3颗恒星，绘架座b星(Beta Pictoris)、天苑四(Epsilon Eridani)和织女星（Vega）都有可能拥有类地行星的另一个太阳系。自由飞行的干涉仪、即将发射的斯皮泽太空望远镜和詹姆斯·韦伯太空望远镜，以及开普勒计划中的行星探测太空望远镜，将可以对上千颗遥远的恒星进行扫描，并在临近太阳系的几个恒星周围发现仅比地球大几倍的行星。不过这还不够。 所有这些仪器，都是为类地行星搜索器（TPF）所做的准备，计划中于2014年发射的TPF-C和2018年发射的TPF-I两个类地行星搜索器，两者的结合将可以把目前哈勃望远镜所达到的分辨率提高100倍，通过红外和可见光波长范围内的联合观测，将具有发现类地行星并探测行星大气中化学成分的能力。如果TPF可以发现类地行星中的生命迹象，美国航空空航天局将在2020年以后申请更强劲的望远镜，以确认和拍摄行星的生命特征。 有没有小绿人 科罗拉多大学天体生物研究室首席科学家布鲁斯·雅克斯基告诉《望东方周刊》，要寻找一个可以支持类似地球生命类地行星，液态水或其他形式的液体是基本的条件，像碳、氢、氧、氮、硫、磷、钙、铁等物质，在任何有地质活动的行星上都很容易找到。另一个必要条件是化学不平衡，这种不平衡的存在，以及不断恢复平衡的努力提供了新陈代谢必须的能量。 有的科学家称，地球生物以碳为基础，而以碳的同族元素硅为基础的生命形式同样有存在的可能。“凤凰计划”资深科学家塞斯·肖斯塔克认为，从硅的外层电子结构上看，确实具备了碳所特有的4个自由电子，但是硅的原子量大，硅-氧共价键比较脆弱，无法像碳一样联合有机大分子，从而无法作为生命的基础。他说，生命是由组织、功能以及精确的复制所构成的，其核心是信息的传递，也不能排除它根据电子的行为，形成其他形式化学机制的可能。 那么外星人会不会像电影里的一样，长着绿色的皮肤、靠光合作用生存呢，塞斯说，利用皮肤的光合作用，外星人对能量的利用率只达到8%即使是天天暴晒在阳光下，也不能满足自身能量的需要，一天所需要的能量需要3周的时间来储备。因此，外星人不可能靠光合作用生存，还是通过食用绿色植物来获得能量更为直接有效。 终极突围 一个包括法国等12国科学家在内的国际研究小组，在26日出版的英国《自然》杂志上报告说，他们利用一种名为引力微透镜的技术，探测到一颗新的类地行星，它是人类在太阳系外迄今发现的质量最小的类地行星。 在行星或恒星移动到另一个遥远恒星前方时，前方天体有时会像“透镜”一样将后方的遥远天体放大，使其在观测者看来更为明亮，这就是所谓的“引力透镜”效应。科学家近年来利用这种现象开发出新的探测未知行星的技术——引力微透镜技术。 寻找与地球类似的行星是探索外星生命的重要课题。之前，科学家利用传统探测行星技术，已经发现了170多颗类地行星，但由于技术的限制，当时发现的类地行星往往较大，其中最小的行星质量也大约是地球的7倍。由法国天体物理学研究所的科学家领导的国际研究小组，利用引力微透镜技术，发现了一颗更小的行星。这颗行星名为OGLE-2005-BLG-390Lb，距地球2.8万光年，质量大约是地球的5.5倍。 科学家说，新发现的行星围绕一颗褐矮星运行，两者间的距离大约是日地距离的2.6倍。但是，由于该褐矮星的辐射能量很低，因此行星表面的温度大约只有零下220℃，绝对不适合生命存在。 § 探索 寻找类地行星的太空望远镜 符合人类居住标准 位于智利的欧洲南方天文台发现了这颗行星。这颗行星的大小合适，可能有液态的水。从银河的概念上来看，它距离地球相对较近，有12万亿英里远。不过行星围绕的恒星是一颗“红矮星”，比太阳要小、暗以及冷很多。 目前，这颗新发现的行星还有很多未知的地方，尽管如此，这是第一次有太阳系外的行星符合天文学家对适合人类居住行星的要求：大小相对类似地球，温度允许液态水的存在。 这一发现的结果还没有公开发表，不过已经递交给了《天文和天体物理学》杂志。 打开更多发现之门 天文台的科学家观测发现，这颗行星围绕一颗红矮星Gliese581运行。红矮星是一种低能量的，较小的恒星。红矮星发射暗弱的红光，比太阳持续存在的时间长。 这颗新发现的行星被命名为“581c”。此次发现肯定会引发对围绕类似暗弱恒星的行星的研究。地球附近大约80%的恒星都是红矮星。 “581c”的重量大约比地球重5倍。发现“581c”的科学家还不肯定，它是像地球一样的岩石行星，还是表面存在液态水的“大冰球”。如果它像地球一样由岩石组成，它的直径大约比地球大1.5倍。如果是一个“大冰球”，直径可能会更大。 根据理论，“581c”应该有大气层。不过大气层的组成部分还是一个谜。如果大气层太厚的话，行星的表面温度就会太高。 还可能有液态水 不过科学家相信，“581c”的平均温度在32到104℃之间。这一发现引发天文学家庆祝。 到目前为止，天文学家发现的所有220颗太阳系外行星要么太热，要么太冷，要么太大，以至于不适宜居住。而新发现的“581c”看起来正合适。 美国宇航局的宇宙生物学专家克里斯·麦克凯说：“这可能非常重要。这不意味着那里有生命；但是说明，按照可能的居住适宜性判断，它是一颗和地球类似的行星。” 另外一名天文学家假设，除了具有合适的温度，新发现的行星也可能充满液态水。不过那并非基于任何证据，而是基于行星形成的理论。 另外一些天文学家谨慎表示，现在说“581c”上有没有水还太早。 一年只有13天 新行星所在的星系距离地球只有20.5光年，星系中的恒星Gliese581也是距离地球最近的100颗恒星之一。 对每一个想前往“581c”行星的人来说，他们都必须知道，坐在那颗行星上会更重；而且他们的年龄也会增加得更快，因为“581c”环绕恒星公转一圈只要13天。“581c”上的重力加速度是地球上的1.6倍，所以你会感觉自己的体重增加了0.6倍。“581c”离它环绕的恒星的距离要比地球离太阳的距离近14倍。从“581c”上看，恒星在天空中的大小要比我们在地球上看到的月亮大20倍。而且“581c”很可能不会自转，这样它的一半一直是白天，另一半一直是黑夜. § 发现 类地行星上的植物可能是红色的 科学家发现类地行星上存在生命的新证据 有关太阳系外是否存在类地行星，乃至于这些行星上是否存在生命的讨论一直在继续。随着宇宙探测技术的不断进步，天文学家们发现了越来越多的类地行星，关于这一方面的研究也不断受到科学家们的重视。日前，来自美国航空航天局的天文学家在一项研究中通过对光谱的分析发现了新的证据确认了类地行星的确存在，而且这些行星上很有可能存在生命。 在未来的十年里，当天文学家们可以对太阳系以外的类地行星展开研究时，他们也许会发现在那些行星上生长的植物并不是绿色的，而有可能是黄色、橙色或者红色的。植物的颜色取决于这颗行星所在的星系中恒星的颜色以及在行星周围围绕的大气的组成情况。 这一结论是由美国航空航天局赞助的加里福尼亚州科学院虚拟行星实验室的科学家们得出的。科学家们利用计算机模型模拟出了未来寻找并研究类地行星的模型图。科学家们把这一最新的研究成果发表在了《天体生物学》杂志上，文章还论述了类地行星上的植物如何进行光合作用的。 这项研究工作的负责人，来自美国航空航天局戈达德航天研究中心的生物学家南西·克里昂（音）表示，确定在太阳系外类地行星上的植物可能出现的颜色范围是非常重要的，因为当科学家们得到来自这些行星的光谱信息后，需要知道从中去寻找什么。 克里昂称，“植物通过光合作用可能呈现出的图像有黄色、橙色或者红色。我认为不可能出现蓝色，当然，绿色是最有可能出现的，地球上的植物就是这样。” 来自美国加利福尼亚理工学院的天体生物学家，虚拟行星实验室负责人维克利·迈德尔斯（音）称，“我们在研究过程中采取了跨学科的技术，整个研究活动包括了行星科学、生物学和气象学在内的许多个学科，这些跨学科的技术使得我们的研究活动意义更加重大。同时，这项研究活动也为我们探测太阳系外的类地行星光谱提供了许多可靠的依据。因为在行星成长的过程中的某些特殊时期，它会通过向外界发出的光线透露出许多的信息，如在这个行星上是否存在水或者是否存在生命等，而这些信息正是我们探索类地行星时所必需的。” 迈德尔斯是第一个把生物学与行星学结合起来研究的科学家，她表示单一的通过行星学、生物学或者气象学是无法构造出这样一个模型的，必须要进行跨学科的合作才能在这个方面取得突破。 在这个项目中，科学家们把研究的重点放在了植物利用光线的能量产生糖分的原理上，也就是我们通常所说的地球上植物进行的光合作用，因为光合作用形成的色素必然是与这些光线的光谱相吻合的。照射到一个行星上的光线不仅与光线的来源有关，而且与行星周围的大气层也有密切的联系。例如，地球上空的臭氧层就可以吸引太阳光线中的紫外线。 克里昂解释称，“这一点证实了光谱中光子的数量对于我们寻找类地行星是非常重要的。照射到地球上的太阳光线中的粒子大部分是红色的，这也就是为什么地球上的植物都是绿色的原因。在地球上，植物吸引蓝色光线和红色光线，吸引这两种光线中所蕴含的能量可以满足植物的生长需要，故不需要再吸引其它的光线了。因此，植物的颜色反应为绿色。” 太阳系外的类地行星也有可能围绕着与个与太阳类似的行星旋转，其周围也有可能拥有与地球类似的大气层，那么这颗行星上就有可能出现植物，这些植物也可以吸收红色光线、蓝色光线和绿色光线的能量，但这些植物的颜色却不一定会反应为绿色。因为在它吸收的光线当中，红色光线不一定是最多的，如果其它的光线占到大多数，那么植物就会呈现出其它的颜色，如黄色或者红色。 影响植物颜色的可能还有其它一些因素，如臭氧层、空气中的二氧化碳、水蒸气以及恒星射线与行星大气发生的化学反应等。迈德尔斯表示，“我们在构建这个类地行星模型时已经考虑到了这些因素，而且我们还发现在类地行星上空也有一层类似于臭氧层的物质可以有效抵御强烈的紫外线，保护行星上的生命。类地行星在地下几英尺到几十英尺的地区应该存在着水，它们所在的行星星系中的恒星的温度应当比太阳低一些，但仍然可以满足光合作用的需要。总而言之，我们构建的这个模型是寻找类地行星甚至其上生命的一个有力的武器。” 天文学家们曾经认为太阳系外的类地行星数量很少，但是随着宇宙探测技术的不断发展和新型太空望远镜的研制，他们们发现了越来越多的与木星体积相仿的行星。所以有理由相信在宇宙中存在着许多的类地行星。 迈德尔斯称，“我们也许发现不了一个与地球一样的行星，但是在这些类地行星上可能广泛存在着细菌生命。如果我们能够发现一个类地行星上有适合生命形成的环境，那么我们就应当认为在这个行星上可能存在着生命。” 虚拟行星实验室是美国航空航天局太空生物研究机构的一个分支机构，建立于1997年，其目的是促进、管理并引导跨学科的天体生物学研究，同时培训新一代的天体生物学研究员。[1] |
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