行星系統(tǒng)TOI 700位于100光年之外的劍魚座（Dorado），是TOI 700 d的所在地。TOI 700 d是美國宇航局（NASA）凌日系外行星勘測衛(wèi)星（Transiting Exoplanet Survey Satellite）發(fā)現(xiàn)的首個(gè)地球大小的宜居行星。
圖片來源：NASA戈達(dá)德太空飛行中心
在搜尋系外行星時(shí)，科學(xué)家驚喜地發(fā)現(xiàn)一顆類似于地球的行星。TOI 700 d是類地球行星中最新的一名成員。這顆行星由美國宇航局（NASA）的凌日系外行星勘測衛(wèi)星（TESS）發(fā)現(xiàn)，它是一個(gè)遙遠(yuǎn)太陽系中的三個(gè)天體之一。這顆行星并不像周圍的天體以及科學(xué)家發(fā)現(xiàn)的大多數(shù)行星，它的大小和地球近似，另外，它圍繞恒星公轉(zhuǎn)的距離允許其表面存在液態(tài)水。作為一顆與地球大小相當(dāng)的行星，TOI 700 d還位于其公轉(zhuǎn)恒星的宜居帶，這對科學(xué)家來說十分重要?！拔覀円恢毕肓私庖粋€(gè)問題，生命能否在圍繞非常小的恒星運(yùn)行的行星上形成？TOI 700 d的發(fā)現(xiàn)，讓我們向這個(gè)目標(biāo)邁了一大步，”在哈佛-史密松森天體物理中心（Harvard-Smithsonian Center for Astrophysics）工作的一位天文學(xué)家 Joseph Rodriguez說，“我們還遠(yuǎn)沒有解答這個(gè)問題?？赡苓€需要幾十年，甚至更久的時(shí)間來回答這個(gè)問題。但是，我們正朝著解決科學(xué)界一個(gè)最重要問題的方向前進(jìn)?！?/span>但是，盡管十分興奮，科學(xué)家對TOI 700 d并不完全了解。他們知道TOI 700 d的恒星是一顆紅矮星，相比去比起其它一些恒星來說，它更加溫和?；钴S的恒星會(huì)向圍繞的行星投電磁風(fēng)暴和高能帶電粒子，使這些行星上無法形成生命。“這顆恒星極其安靜，”芝加哥大學(xué)天文學(xué)研究生Emily Gilbert說，“我們利用TESS 對它進(jìn)行了長達(dá)11個(gè)月的 觀察，沒有看見一點(diǎn)點(diǎn)耀斑。我們猜想，由于這顆恒星有點(diǎn)老了，所以在它生命的進(jìn)程中更加平靜了?！?/span>目前為止，科學(xué)家在這顆安靜恒星的周圍，已經(jīng)發(fā)現(xiàn)了三顆行星，分別是TOI 700 b、TOI 700c 和TOI 700 d。其中，TOI 700c 和TOI 700 d的公轉(zhuǎn)軌道太靠近恒星，不適宜生命生存。但第三顆行星的公轉(zhuǎn)軌道處于恒星的宜居帶中，其中的溫度能使行星表面的水維持液態(tài)。Gilbert說：“ TOI 700 d 其實(shí)比地球更加深入宜居帶。地球本身只是勉強(qiáng)宜居?！?/span>但科學(xué)家還確定了一個(gè)不理想的現(xiàn)象：這顆行星被恒星的潮汐鎖定，它的一個(gè)面總是面對恒星，是白天，而另一面總是夜晚。但除這些之外，科學(xué)家對這個(gè)行星的其他特點(diǎn)并不了解。研究TOI 700 d 的科學(xué)家特別想知道一項(xiàng)關(guān)鍵數(shù)據(jù)：它的質(zhì)量。這一數(shù)據(jù)將解釋，這顆行星在多大程度上像地球一樣是一顆巖石行星，而不是像海王星一樣，是一顆充滿氣體的行星。由于TOI 700 d的質(zhì)量數(shù)據(jù)很難測量，科學(xué)家先宣布了他們的發(fā)現(xiàn)。“有儀器可以進(jìn)行測量，” Rodriguez說道，“但是這樣的儀器很少，這個(gè)過程可能會(huì)持續(xù)幾年，需要多個(gè)研究團(tuán)隊(duì)數(shù)百次的觀測。”科學(xué)家目前還不知道，這顆行星上是否有大氣層，這也是判斷可能存在生命的重要線索。Gilbert表示，“如果這個(gè)行星只是一團(tuán)巖石，沒有生命能生活在那里。”不幸的是，解答這個(gè)問題要比測量行星的質(zhì)量更困難。所以直到目前，科學(xué)家一直假定TOI 700 d由巖石構(gòu)成，并且嘗試?yán)媚Ｐ?，建立他們對這顆行星的了解與生命形成之間的聯(lián)系。戈達(dá)德太空飛行中心大學(xué)空間研究協(xié)會(huì)的訪問研究助理Gabrielle Engelmann-Suissa說，“建構(gòu)模型幫助我們了解這顆行星的生命力，以及在多種條件下，它能多大程度地保持宜居的地表溫度。”總之，Engelmann-Suissa和同事共運(yùn)行了20個(gè)不同的模型。每個(gè)模型都采取不同的地表特征組合，例如行星是被陸地覆蓋的，還是被水覆蓋的；大氣是像今天的地球，還是像遠(yuǎn)古的地球或火星？Engelmann-Suissa和同事并不知道，其中是否有模型更符合TOI 700 d的實(shí)際情況。她說：“當(dāng)你模擬各種類型的行星，聽起來會(huì)有些混亂?！钡?，模擬的意義并不是從中偶然發(fā)現(xiàn)與事實(shí)相匹配的情形。相反的，這樣做的意義在于能了解各種可能性，并了解是否能用科學(xué)儀器區(qū)分它們。在一方面，TOI 700 d的模型都有一定的希望演化出生命。“沒有一個(gè)模型發(fā)生失控溫室效應(yīng)（runaway greenhouse effect），”Engelmann-Suissa表示，“在我們研究的模型里，沒有一個(gè)中的海洋蒸發(fā)，這是個(gè)好兆頭。”她補(bǔ)充說，這些模型的全球平均氣溫相當(dāng)巨大，但并沒有超出科學(xué)家設(shè)想的特別是那些頑強(qiáng)的生命能抵抗的極限。在平均氣溫最高的模型中，顯示的平均表面溫度約為91℃?！皩τ谖覀?nèi)祟悂碚f，這一氣溫太高了，”Engelmann-Suissa 說，“但是因此就說那里沒有生命并不嚴(yán)謹(jǐn)?！?/span>模擬的第二個(gè)目的是為了更好地了解如何利用儀器來了解世界，并提供一份關(guān)于TOI 700 d的嚴(yán)格評估。目前科學(xué)家掌握的儀器，還不能通過潛在的特點(diǎn)來區(qū)分所有這些行星。NASA下一代主要的望遠(yuǎn)鏡，詹姆斯·韋伯太空望遠(yuǎn)鏡（James Webb Space Telescope），也無法進(jìn)行區(qū)分，而未來大多數(shù)望遠(yuǎn)鏡的概念設(shè)計(jì)將依賴于類似的設(shè)備。 Engelmann-Suissa 表示，“這是天文學(xué)領(lǐng)域里的一大難題，能觀察這些行星的希望有些渺茫。我們確實(shí)需要對探測器進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，以弄清楚怎樣才能獲得信號精度?！?/span>然而科學(xué)家確切知道，從這個(gè)夏天開始，TESS將再一次對準(zhǔn)TOI 700 d行星，這可能會(huì)揭開全新的、讓科學(xué)家試圖去解答謎題?！耙苍S，我們將發(fā)現(xiàn)我們并不了解那個(gè)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)，或許還存在一些另外的行星，”Rodriguez 說，“另外，雖然是一種罕見情況，但我們還會(huì)發(fā)現(xiàn)那一系統(tǒng)開始變得類似于我們的太陽系?！?/span>“但是我們還并不知道，我認(rèn)為這是真正有趣的地方，” Rodriguez 說，“我們將獲取更多的數(shù)據(jù)。目前，我們才是剛剛開始了解那個(gè)天體系統(tǒng)到底是怎樣的。”
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