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地球後院發現宜居行星 僅4.2光年遠 與《阿凡達》星球同鄉

鉅亨網 鉅亨網 2016/8/26 鉅亨網新聞中心

國際科學團隊在 24 日出版的科學期刊《自然》發表新研究成果,指在距離地球僅 4.2 光年的地方,發現與地球大小相似的岩石行星,可能有液態水和生命。學者指出,鑑於這顆星球距離較近、且處於「宜居帶」,它有機會成為人類進行太空殖民的新希望。

香港文匯報、明報綜合外媒報導,這顆「新地球」名為「比鄰星 b」(Proxima b),它圍繞距離太陽最近的恆星「半人馬座比鄰星」(Proxima Centauri) 運轉,公轉一圈僅需 11 天,遠較地球圍繞太陽所需的 365 天為短,質量約為地球的 1.3 倍。「比鄰星 b」與恆星之間的距離為 700 萬公里,比地球與太陽之間的距離近 20 倍。以銀河系比例來說,位置相當於位於地球的後院。

這次發現是建基於 16 年來的數據。研究人員利用設於智利北部沙漠的歐洲南方天文望遠鏡蒐集影像和數據,本年初藉此連續 60 日尋覓比鄰星 b 與其主星的引力拉扯,通過星體光譜的定期移動和交叉對比數據,確認「比鄰星 b」是圍繞着「比鄰星」這枚外太空最接近太陽系的恆星運行。「比鄰星 b」跟比鄰星的距離極近,只有太陽與地球距離的 1/21,但由於比鄰星是溫度低得多的紅矮星,故「比鄰星 b」上面的溫度相信恰好宜居。

由於「比鄰星 B」比地球與太陽之間距離近 20 倍,這本應導致溫度太高難以孕育生命,但半人馬座比鄰星由於是一顆「紅矮星」,表面溫度遠低於太陽,亦比太陽暗淡 1000 倍,「比鄰星 b」接收到的能量大約為地球所接收太陽能量的 70%。因此科學家估計,「比鄰星 b」仍是處在「宜居帶」上,理論上適合液態水存在,有利生命繁衍。科學家嘗試拍下「比鄰星 b」的照片,了解它是否擁有大氣層和水,進而探測大氣層是否有甲烷等在生物體內所含有的化學物質。

英、美、法、德和智利等多國研究人員組成的國際團隊,利用歐洲南方天文台望遠鏡及其他設施觀測,發現比鄰星附近有行星運行的痕跡,隨後多次觀測最終證實「比鄰星 b」的存在。這亦是自 1995 年以來在太陽系外發現的 3500 多個星球當中,最接近地球的一個。在此之前,已知最接近地球的適居星球為「Wolf 1061」,距離地球約 14 光年。

「比鄰星 b」是一顆「潮汐鎖定」的行星,意味它的一面永遠對着恆星,而另一面則始終處於黑暗之中。根據電腦模型提供的數據,「比鄰星 b」如果擁有大氣層,星球溫度將介乎攝氏零下 30 度 (在黑暗面) 至攝氏 30 度 (在光亮面)。此外,由於「比鄰星 b」相對接近其恆星,因此將承受較大的輻射,比地球從太陽所承受的程度高出 100 倍,恐會減低行星上存在生命的機會。

無論如何,科學界對這次發現大為振奮,天文學家將對「比鄰星 b」展開更全面觀測,它將成為人類搜尋系外生命存在證據的首要目標。領導研究的倫敦瑪麗皇后大學天文學家埃斯庫德 (Guillem Angalda-Escude) 形容,這項發現是「畢生難逢的經驗」。蒙彼利埃大學天文物理學家莫林 (Julien Morin) 則估計「比鄰星 b」也許會成為首個人類探測的外太空星體。

哈佛大學教授洛布表示,「比鄰星 b」所圍繞的恆星壽命為數萬億年,比太陽長壽千倍,因此即使數十億年後地球滅亡,人類也可集體移民「比鄰星 b」,延續地球文明。

液態水不是生命存在的唯一必要條件,大氣層同樣重要,但研究人員對此仍不了解,他們指一切仍要視乎該行星如何形成。哥廷根大學「冷星體」專家萊納斯 (Ansgar Reiners) 形容,「比鄰星 b」既可以是有地球般的大氣層成分,也可以像金星般有 96% 是二氧化碳,或甚至完全沒有大氣層。

美國有線新聞網絡 / Space 網站的報導指出,科學界過去 20 年在太陽系外發現逾 3200 顆行星,最遠的一顆距離地球多達 1.3 萬光年,為何現在才發現「比鄰星 b」這個只是 4.2 光年外的「近鄰」呢?主要有 2 個原因:1 是「比鄰星 b」的恆星半人馬座比鄰星屬 M 型紅矮星,光芒被同一星系內的半人馬座α星 A 及半人馬座α星 B 遮蓋,增加觀測難度;第二是「比鄰星 b」質量太小,幾乎超出現有儀器觀測極限。

作為距離太陽最近的恆星,半人馬座比鄰星一直是科學家觀測對象。美國德州大學天文學家恩德爾 10 多年前曾率領團隊,利用位於智利的歐洲南方天文台望遠鏡探查半人馬座比鄰星的宜居帶,但結果空手而回。恩德爾稱當時技術上能夠輕易找到質量為地球 2 至 3 倍的行星,偏偏「比鄰星 b」只有地球的 1.3 倍,結果「看漏了眼」。

基於萬有引力,恆星和行星之間會互相拉扯,影響各自的運行軌道,科學家可利用「多普勒效應」,檢測出星體軌道出現的變化,但因為「比鄰星 b」質量太細,導致造成的影響也很輕微,容易被忽略。有研究團隊在 2013 年曾探測到半人馬座比鄰星軌道出現周期為 11 天的變化,恰恰與比鄰星 b 公轉時間一致,但由於變化實在太輕微,團隊不能確定是行星引致,結果錯過了這個大發現。

比鄰星 b 與地球相隔 4.2 光年,雖然在天文學的尺度上,彼此已算是家門口的鄰居,但實際距離仍有 40 兆公里之遙。要前往「比鄰星 b」,以目前最先進的無人探測器也要航行 3 萬年,不過科學家早已着手研究郵票大小的迷你太空船,借助激光提供能量,速度可達光速的 1/5,意味可能只需 20 年便能飛抵比鄰星 b。

據 CNET 網站 / Space 網站報導,這項技術來自著名學者霍金有份參加的「突破攝星」(Breakthrough Starshot) 計劃,如郵票般小又薄的太空船,透過從地球發射的高能量激光取得動能。太空船會裝上四方形的薄帆,吸收激光能量,向外太空高速航行。激光可將太空船的速度提升到光速 1/5,即時速 4,300 萬公里。以此速度,太空船可望於 20 至 25 年內到達比鄰星 b 的恆星「半人馬座比鄰星」。

「突破攝星」目前絕大部分資金都用於研發激光發射器,再大量製造並發射造價相對便宜的太空船,科學家打算在 20 至 30 年內發射第一批迷你太空船。抵達比鄰星 b 之後,太空船會進行拍攝彩色相片,再用 4 年傳送回地球。 

「比鄰星 b」位於半人馬座「半人馬座α」星系 (中國星官體系名為「南門二」) 中,巧合的是,著名科幻電影《阿凡達》中外星生命棲息的星球「潘朵拉」,正正也是身處該星系,因此有傳媒戲稱「比鄰星 b」是現實版的《阿凡達》行星。

即使「比鄰星 b」位處宜居帶,要孕育出生命仍要符合一定條件、克服重重挑戰。除了必要的水份之外,地球上的生物全賴大氣層和磁場阻擋有害的太空輻射。由於「比鄰星 b」十分接近其恆星,是否有屏障阻擋輻射,仍是未知之數。假如沒有足夠屏障,那麼即使星球上有生命,也很可能活在地底深處,令人類難以發現牠們。

不過,生物也可以發展抗輻射能力,例如科學家此前發現,部分珊瑚能夠吸收太陽紫外線,轉化為低能量、相對安全的螢光,減少紫外線造成的傷害,被稱為「生物螢光」(biofluorescence)。科學家指出,若比鄰星 b 上的生命普遍具備生物螢光功能,牠們將散發出一種獨有的閃光,令整個行星「發亮」,更容易被探測得到。

根據維基百科,光年 (light-year) 是長度單位之一,指光在真空中一年時間內傳播的距離,大約 9.46 兆公里 (9.46×1012 公里或 5.88×1012 英里) 。

光年一般用於天文學中,用來量度很大的距離,如太陽系跟另一恆星的距離。光年不是時間的單位。天文學中另 3 個常用的單位是秒差距、天文單位與光秒,一秒差距等於 3.26 光年,一天文單位相當於地球和太陽間的平均距離,一光秒是光一秒所走的距離略短於地球與平均的月球距離。

〈比鄰星 B〉

與地球距離︰4.2 光年 (約 40 兆公里),是已知最近的系外行星。

成份與大小︰岩石行星,質量為地球 1.3 倍。

公轉日數︰11.2 日。

表面溫度︰介乎 - 30℃至 30℃,適合液態水存在。

大氣︰未確定,可能與金星相似,96% 為二氧化碳,但亦可能完全沒有。

紫外線輻射︰較地球所承受的強 100 倍。

資料來源:香港文匯報

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