水瓶座紅矮星“Trappist-1”帶領(lǐng)“迷你太陽系” ——7顆系外行星中或有生命？

研究表明，TrapPIST-1太陽系沒有像早期地球那樣受到太空巖石的轟炸

巨大的太空巖石會(huì)使Trappist-1系統(tǒng)的行星失去同步。

七顆類地行星組成了TrapPIST-1太陽系。（圖片來源：NASA/JPL-Caltech）

如果不是因?yàn)門rapPIST-1的七顆行星產(chǎn)生的科學(xué)興趣，它將會(huì)是一顆微不足道的恒星。

天文學(xué)家在2016年首次發(fā)現(xiàn)了一些新世界，其中至少有三個(gè)是可能宜居的?，F(xiàn)在，一項(xiàng)新的研究表明，TrapPIST-1行星的軌道運(yùn)行方式可能會(huì)揭示它們演化的線索，以及形成時(shí)期太空巖石撞擊它們的頻率。

位于水瓶座中距太陽40光年距離的TrapPIST-1，被稱作紅矮星，是一種暗星，也是我們銀河系中最常見的一種類型。

在這顆恒星周圍，有七顆地球大小的系外行星，根據(jù)它們與恒星的距離，用TrapPIST-1b到h的簡(jiǎn)單字母對(duì)其命名，它們以天文學(xué)家稱為“共振”的方式運(yùn)行。共振意味著雖然每顆行星完成一個(gè)軌道所需的時(shí)間不同，但每對(duì)會(huì)定期在同一起點(diǎn)再次相遇。

例如，距離恒星最近的TrapPIST-1b行星每轉(zhuǎn)8圈，c行星將行駛5圈，d行星繞4圈，e行星繞2圈。在一項(xiàng)新的研究中，科學(xué)家們認(rèn)為，原行星盤在70億年前正圍繞新形成的TrapPIST-1恒星，如果這些行星形成后在原行星盤中受到過多太空巖石的撞擊，那么這種有規(guī)律的軌道運(yùn)動(dòng)將不會(huì)發(fā)生。

“我們發(fā)現(xiàn)，在這些行星形成之后，它們并不會(huì)受到物質(zhì)的過多轟炸?！狈▏?guó)波爾多大學(xué)的天體物理學(xué)家以及該研究的主要作者肖恩·雷蒙德 (Sean Raymond) 在一份報(bào)道中指出： “這十分炫酷。當(dāng)我們考慮系統(tǒng)中行星的其他方面時(shí)，這是很有趣的信息。”

美國(guó)和歐洲研究人員的團(tuán)隊(duì)在計(jì)算機(jī)上模擬了 TrapPIST-1 系統(tǒng)的演變過程。科學(xué)家們正在試圖找出在它們的同步軌道規(guī)律被打亂之前會(huì)有多少“東西”撞擊這些行星。

雷蒙德說：“我們不能確切地說有多少東西撞擊了這些行星，但由于這種特殊的共振結(jié)構(gòu)，我們可以對(duì)其設(shè)定上限。我們可以說，‘它不可能超過于此’。事實(shí)證明，這個(gè)上限實(shí)際上相當(dāng)?shù)??！?/p>

科學(xué)家們?cè)诼暶髦姓f，該模型表明，TrapPIST-1 系統(tǒng)中的行星一定是形成地又早又快，大約是地球形成時(shí)間的十分之一。

當(dāng) TrapPIST-1 周圍的原行星盤消失時(shí)，這些行星已經(jīng)在靠近它們的母星運(yùn)行?？茖W(xué)家們認(rèn)為，充滿氣體和塵埃的原行星盤在新恒星形成后僅存在數(shù)百萬年。研究人員說，計(jì)算機(jī)模型表明，正是這個(gè)圓盤的引力將行星吸入軌道共振。一個(gè)大型天體的撞擊，類似于大約 45 億年前在形成月球的一次碰撞中與地球相交的撞擊，肯定會(huì)破壞這種同步的軌道運(yùn)動(dòng)。

科學(xué)家們希望了解行星生命早期階段太空巖石轟擊的強(qiáng)度，以幫助他們了解行星的化學(xué)成分。就地球而言，許多化學(xué)元素——包括賦予生命的水——被認(rèn)為是通過撞擊彗星、小行星和隕石而引入的。就其本身而言，創(chuàng)造月球的撞擊被認(rèn)為已經(jīng)提供了地球目前的大部分碳和氮，這兩者都是生命存在的必要先決條件。

目前，科學(xué)家們對(duì) TrapPIST-1 世界的化學(xué)成分所知之甚少。了解撞擊它們的太空巖石的數(shù)量可能會(huì)改善這些估計(jì)。

“我們今天對(duì)這些行星的組成仍有一些限制，比如它們有多少水，”休斯頓萊斯大學(xué)的天體物理學(xué)家、該論文的合著者安德烈·伊齊多羅在聲明中說。 “但我們卻有很大的誤差線?！?/p>

但是這些行星可能已經(jīng)由含有更多氫的物質(zhì)形成，并且自然比地球擁有更多的水，即使沒有所有這些進(jìn)入的彗星和太空巖石。

“例如，如果其中一顆行星有很多水，比如說質(zhì)量分?jǐn)?shù)為 20%，那么水一定是在氣相的早期就已被吸收并入行星了，”伊齊多羅說。 “所以你必須明白是什么過程可以將這種水帶到這個(gè)星球上。”

目前，能幫助科學(xué)家們走得更遠(yuǎn)的工具有限。但新的天文臺(tái)，如計(jì)劃于 2022 年開始運(yùn)行的詹姆斯韋伯太空望遠(yuǎn)鏡，以及有史以來最強(qiáng)大的太空望遠(yuǎn)鏡，和2024 年在歐洲南方天文臺(tái)完成的超大望遠(yuǎn)鏡，可能會(huì)解決各個(gè)方面的難題.

萊斯大學(xué)的行星科學(xué)家、該論文的另一位合著者 Rajdeep Dasgupta 表示：“對(duì)于 TrapPIST-1 系統(tǒng)，我們擁有這些早期形成的地球質(zhì)量行星，因此，與地球形成相比的一個(gè)潛在的區(qū)別是，它們可能從一開始就存在一些氫氣，并且從未經(jīng)歷過晚期的巨大撞擊。這可能會(huì)改變行星內(nèi)部的許多演化：放氣、揮發(fā)性損失以及其他對(duì)宜居性有影響的東西?！?/p>

在這個(gè)謎題的最后，科學(xué)家們有望知道那些遙遠(yuǎn)的地球上是否真的可能存在生命。

BY: Tereza Pultarova

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