美國太空總署(NASA)22日舉行記者會,宣佈在地球39光年外,探測到7顆與地球大小類似的行星,環繞附近同一顆恆星運行,這些行星可能存在液態水,適合人類生存。這一驚人發現在人類史上還是首次,令科學家燃起希望,認為可能會比預期快地在太陽系外找到外星生命。

22日,美國太空總署和比利時研究團隊在NASA總部召開記者會,宣佈在距地球39光年外,發現7顆如地球般大小的行星,環繞著一顆名為「Trappist-1」的矮恆星轉動。

美國太空總署科學任務副主任祖勃勤(Thomas Zurbuchen)表示,這項重大發現告訴世人,「找到第二個地球已不是『能否』的問題,而是『何時』的問題……你可以想像還有多少個能承載生命的世界,等待我們探索。」

「我們(地球的生命)是唯一生命嗎?(Are we alone?)這個問題一直是科學界的當務之急,現在我們首度一口氣發現這麼多顆位於適宜居帶的行星,向答案邁進了一大步。」

「七大奇蹟」公轉時間短

這七顆行星位於距離地球39光年(約368.94萬億公里)的水瓶座,由於超出太陽系範圍,因此稱為系外行星(exoplanets)。Trappist-1行星系統結構緊密,七顆行星與主星的距離都小於水星和太陽的距離,半徑約為地球的0.8至1.1倍,質量約為地球的0.4至1.4倍。七顆行星只需要1.5至20個地球日,就可完成公轉,即圍繞恆星轉動一周。

領導這項研究的比利時列日(Liege)大學天文學家吉隆(Michael Gillon)說,這還是首次發現這麼多類地行星繞行著同一顆恆星,並將它們形容為「七大奇蹟」(Seven Wonders)。

3顆處宜居帶 一顆或宜人類居住

恆星Trappist-1體積只有太陽的八分之一,僅比木星稍大,表面溫度不足太陽的一半,亮度僅為太陽的二千分之一。

由於這顆恆星又小又冷,令圍繞它的7顆行星溫度相當溫和,意味著這些行星上都可能存在液態水,甚至是生命。其中,第四、五、六顆行星位處宜居帶(habitable zone),意味表面可能有海洋。當中第五顆(Trappist-1f)最有可能存在生命,雖然其氣溫略低於地球,但如果有合適的大氣層及足夠的溫室氣體,就可能適合人類居住。

研究人員認為,這可能是太陽系以外,最適合人類居住的地方,並指出在太陽系以外發現宜居行星是十分罕見的。

Trappist-1星系得名自最初發現它們踪跡的智利Trappist 天文望遠鏡。(Wikipedia)
Trappist-1星系得名自最初發現它們踪跡的智利Trappist 天文望遠鏡。(Wikipedia)

「探索宇宙生命關鍵一步」

對這些行星的質量估算也顯示,它們表面多岩石,不像木星那樣多屬氣態。科學家仍需要大約5年時間研究它們的大氣層成份,包括是否存在氧、臭氧、甲烷等生物「副產品」,以證明是否有水和生命。英國劍橋大學天文學家杜奧特(Amaury Triaud)形容:「對於探索地球以外的生命,我們邁出了關鍵的一步。」

另外,由於7顆行星距離十分接近,登上其中一顆,或可以用肉眼觀測到其它6顆的地形、海洋和雲系變化,猶如科幻電影中天空同時有多個月亮的場景。

7顆行星可能也受制於Trappist-1的潮汐力,永遠以同一面朝向恆星。這意味著這7顆行星一半永遠是白晝、另一半永是黑夜,與地球的天氣也迥然不同。

這項重大發現令天文學家十分雀躍,令他們覺得有希望能比預期更快在太陽系外找到生物。

瑞士伯爾尼大學教授德莫里(Brice-Olivier Demory)相信,這7顆行星是目前科學家尋找外星生物的首選。而參與研究的比利時列日大學天體物理學家吉隆(Michael Gillon)則相信,「Trappist-1」周圍可能有更多行星。

這個發現,當天也同步發表在《自然》雜誌上。

2016年5月,天文學家利用智利的Trappist天文望遠鏡觀測到「Trappist -1系」的3顆行星,後來再透過NASA的史匹哲太空望遠鏡(Spitzer Space Telescope)和幾處地面天文台觀測到。

接下來,NASA哈勃太空望遠鏡(Hubble Space Telescope)將掃瞄Trappist-1系的4顆行星,包括已確知位於宜居帶的3顆,研究它們可能以氫氣為主的大氣層。新一代的韋伯太空望遠鏡(James Webb Space Telescope)明年預定升空後,可進一步識別七顆行星表面大氣分子的特性,作為探測生命的關鍵指標。◇

Trappist-1恆星屬「超冷矮星」,擁有七顆與地球大小相近、可能有生命的行星,被科學家稱為「七大奇蹟」。(NASA)
Trappist-1恆星屬「超冷矮星」,擁有七顆與地球大小相近、可能有生命的行星,被科學家稱為「七大奇蹟」。(NASA)

港大專家:極其重要發現 95年發現首顆系外行星

李文愷博士
李文愷博士

天文學家一直知道恆星必定有行星相伴,但人類直至22年前的1995年,才發現首顆太陽系以外行星。此後,科技界不斷有重大天文新發現,也發現過去20多年來天體正發生巨變。

香港大學地球科學系副教授李文愷博士,是專門研究行星體形成、運行和動態演化的行星科學家,也是香港大學理學院「太空生物學研究組」四名頂尖專家之一,致力於探索太空生物之秘。他們曾首次發現迄今「最接近火星生命」的微生物群。

對於今次NASA新發現,李文愷非常感興趣,認為是一個極其重要的發現。「人類這幾年都陸續發現,有一些行星可能有液態水,可能在適居帶有生命。但今次圍繞一個恆星系統,同一時間有這麼多的行星,可能有生命,是一個很特別的發現。」

李文愷博士表示,今次發現除了研究行星是否有生命外,對於行星是怎樣形成的,以及為甚麼有這麼多不同類型的行星系統,都是一個很重要的研究。

他並指,人類最早發現太陽系以外的行星,始於1995年。尤其是美國太空總署(NASA)「開普勒」(Kepler)太空望遠鏡,2009年起運作以來,加快了人類發現行星的速度。

不過,李文愷稱,即使真的有生命,大部份這些行星系統都離開地球很遠,「至少短期之內沒有辦法去到。」 

以去年5月數據而言,人類共發現3,264顆系外行星,當中「開普勒」發現的佔絕大多數,有2,325顆。已知或宜居的系外行星有20多顆,最接近地球的是相距4.2光年、位於半人馬座的比鄰星b(Proxima b),去年8月才被發現。

過去幾年來,科學家對於宇宙太空不斷有新發現。2011年,諾貝爾物理學獎得主,美澳三名科學家透過研究幾十顆超新星(即處於爆炸狀態的恆星),「發現宇宙正在擴張過程中,擴張速率不斷加速」,推翻了宇宙膨脹減慢的主流論調。

去年《天體物理學雜誌》10月發表報告顯示,英國諾定咸大學天體物理學家經過15年研究,發現宇宙中的星系數量之大超出想像,至少為2兆個。研究者還發現,宇宙已重組。

此外,天文學家去年9月聲明,觀測發現銀河系的質量增加約三分之一,太陽系所處的空間增長四倍,其中產生更多新星。(見表)

過去一年部份重大天文發現

2016年2月

愛因斯坦重力波 突破實證科學

■ 美國激光干涉重力波天文台2月11日宣佈,觀測雙黑洞系統的結果證實100年前愛因斯坦廣義相對論所預言的時空漣漪,即「重力波」的存在。愛因斯坦當年在非實證科學方法「黑箱思想實驗」基礎上提出廣義相對論時,遭科技界嘲笑和排斥。科學家指,「現在我們能探測到重力波,這將成為研究銀河系及探索宇宙的嶄新途徑。」

2016年9月

銀河系生巨變 太陽系空間增大

■ 天文學家9月聲明,觀測發現銀河系的質量增加約三分之一,太陽系所處的空間增長四倍,其中產生更多新星。銀河系有4個大旋臂,太陽系所在空間被稱為「本地旋臂」。天文學家使用超長基線陣列望遠鏡,發現本地旋臂的長度超過2萬光年,約為以前4倍。

2016年10月

宇宙已重組 星系數量至少2兆

■ 英國諾定咸大學天體物理學家經過15年研究,發現宇宙中的星系數量之大超出想像,至少為2兆個。而即使最強大的望遠鏡也只能觀測到其中的10%。研究員發現,宇宙已重組。那些最古老的大星系變小,而很多以前的小星系又因碰撞和融合,數量變少10倍,「天文學家沒想到宇宙在這20年間發生這樣大的變化。」
 

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