科学家们是如何找寻另一个太阳系的？

我们想像过，月球上有嫦娥，火星上有火星人。希望落空后，天体物理学家把焦点放在太阳系外行星（Exoplanets），研究这些行星是否位于适居带（Habitable zone）？有没有可孕育生命的液态水？

凌日法（Transit photometry）是天体物理学家寻找太阳系外行星的其中一种方法。当行星横越恒星的盘面时，恒星的亮度就会稍为降低，横越的行星愈大，恒星亮度降低的比率就愈高。

以往，科学家以大型天文望远镜，例如是智利的超大望远镜（Very Large Telescope, VLT），观察跟太阳相若的恒星的光度变化，从而找到了一些如木星般大的气体行星，但小如地球的行星就较难被发现，因为它造成的亮度降低只有前者的一百分之一。就好像一只小飞蛾在耀眼的车头灯前飞过，会难以被察觉；但当这只小飞蛾在单车灯前飞过，便易于发现了。

科学家米夏埃尔·吉隆（Micha?l Gillon）改变了策略，决定在比太阳小和暗的红矮星（Red Dwarf）上实践凌日法。因着行星的横越会较大程度降低红矮星的亮度，他使用小型的天文望远镜便足以进行研究。他运用了位于VLT以南500英哩的凌星行星及原行星小望远镜（TRAnsiting Planets and PlanetesImals Small Telescope，TRAPPIST），逐颗研究红矮星的亮度。

2015年9月16日，就是智利发生8.3级大地震并引发海啸的当晚，团队在确定望远镜没损坏后，把握日出前的三小时，进行观察，终于迎来了激动人心的重大发现。吉隆当时身处比利时，透过电脑分析TRAPPIST的数据，他赫然发现观察到非常清晰的凌日现象，系统里还有着超过一个行星！他兴奋得立时把数据展示给女儿看，可惜她竟然漠不关心！这个距离我们仅四十光年的系统后来被命名为TRAPPIST-1。

这个新发现让全球的大型望远镜一起加入观察的行列，希望准确断定TRAPPIST-1系统里的行星数量。可是，因着各种大气的干扰，科学家们对于系统里有四个、五个、六个、还是七个行星仍然不能确定。最后要出动史匹哲太空望远镜 （Spitzer Space Telescope），观察TRAPPIST-1的红外线讯号长达二十个昼夜，才知道TRAPPIST-1足足有七颗行星！

这七颗行星，按照跟恒星（红矮星）的距离，由近至远被命名为TRAPPIST-1b至TRAPPIST-1h。行星之间的距离相当近，跟恒星的距离也近，尤其是TRAPPIST-1b和1c。两颗行星都被恒星的引力锁定了，永远都是同一面朝着恒星，就像是月球被地球锁定一般。TRAPPIST-1b的表面温度相当高，平均摄氏130度。这除了是源于阳光的近距离照射，还跟恒星的强劲磁场有关。这颗红矮星产生的磁场比太阳高几百倍，再加上与TRAPPIST-1b的距离比太阳跟地球的近很多，以致磁场会把行星内部的金属熔化，岩浆会在行星地下流动，不时造成火山爆发。

至于TRAPPIST-1d跟1e，它们从恒星接受的能量跟地球从太阳接受的差不多，两颗行星都处于适居带，表面温度容许液态水的存在。从史匹哲太空望远镜获得的行星大小和质量数据，可以让科学家计算行星的密度。他们发现，TRAPPIST-1d是密度最低的一颗，可能有着比地球多250倍的海洋。TRAPPIST-1e则有着跟地球相若的密度，可能有着陆地和海洋。

TRAPPIST-1f至1h的低密度也容许了水的存在，但它们距离恒星远一些，接受的能量少一些，那水是不是只会以坚硬冰块的姿态呈现呢？那又不一定！我们还要钻研行星是否有大气层。科学家可以运用数据模拟行星的大气状态，然后以实验观察激光光如何被大气反射，从而推算行星的表面温度。惟有TRAPPIST-1f在合适的大气环境，并配合着温室气体和云层，才有机会保存热能，让星球表面出现液态水。至于TRAPPIST-1g和1h，即使它们有着适当的大气，也不会有足够的能量把水融掉。

这样看来，TRAPPIST-1系统里有三颗行星存在着液态水的可能，那行星上真的有生命吗？有科学家比较悲观，原因是这系统的七颗行星距离很近，互相之间的引力影响会容易让它们产生碰撞，从而摧毁系统，电脑模拟行星的轨迹也支持这个结论。生命的演化要有可能，必须要有一个相对稳定的环境，而TRAPPIST-1似乎欠奉。

但天体物理学家兼音乐家Matt Russo则提出另一番见解。他研究七颗行星的公转周期，发现它们呈现一个和谐的规律，当最外头的TRAPPIST-1h围绕恒星公转两次，TRAPPIST-1g就公转三次，TRAPPIST-1f则为四次，TRAPPIST-1e就是六次，TRAPPIST-1d九次，TRAPPIST-1c十五次，最里头的TRAPPIST-1b则为二十四次。这就好像是管弦乐团一般，他甚至能把行星的运行规律写成了一篇管弦乐章，还进行了表演！

他认为，当行星一边运转，一边就会和行星邻居互相微调轨道，有时能慢慢锁定在一个稳定的状态，保持着完美的平衡。科学家再发现，TRAPPIST-1系统已经有着超过70亿年的历史，比太阳系还要古老。在时间的长河里，孕育出生命似乎不无可能吧！

但是，又有科学家指出，红矮星的太阳风暴远比太阳的来得频密和激烈，再加上行星距离恒星很近，高能量的紫外线会不断破坏遗传物质的结构，生命的出现又成泡影……不过，又有科学家在地球的海洋生物上找到一个机制，足以抗衡紫外线的破坏！那就是生长在热带浅水处的珊瑚，它们不能透过逃走来避开紫外线的照射，但它们的身体表面有着荧光蛋白，能够立时把高能量的紫外线转化为低能量的可见光，四両拨千斤地化解危机。

TRAPPIST-1d、1e和1f是否也有演化出类似机制的生命，暂时还是未知之数。让我们一同拭目以待，看看未来的望远镜能否探测到行星在受太阳风暴影响之时，闪耀出灿烂的萤光！

经验内容仅供参考，如果您需解决具体问题(尤其法律、医学等领域)，建议您详细咨询相关领域专业人士。如需转载，请注明版权!

标题：科学家们是如何找寻另一个太阳系的？ 网址：http://www.jrxk.cn/view/203032.html

发布媒体：好百科 作者：MY分享站