从火星到系外行星 ,行星系统的形成与消失蕴藏多少生机?

火星般的阿塔卡马沙漠太阳系除了我们生活的地球已知生命存在外,火星被科学家们视为下一个探索生命合理的星球。

人类如何来到地球开始生命的延续?生命在一个星球的变化过程中会发生什么,如果它所在的星球面临消失又会是怎样的命运?即将诞生的恒星和行星包含了全新世界的种子,这一切都始于宇宙空间中那些神秘莫测的冷云。从火星所在的太阳系到系外行星 ,行星系统的形成与消失蕴藏多少生机?

从火星到系外行星 ,行星系统的形成与消失蕴藏多少生机?

红色星球(火星)替身:火星般的阿塔卡马沙漠

太阳系除了我们生活的地球已知生命存在外,火星被科学家们视为下一个探索生命合理的星球。在智利,有一个叫做阿塔卡马的沙漠,它的特别之处就在于拥有和火星这片红色星球上相似的地理环境,一样的寒冷干燥。探测器开始了地下微生物的挖掘,参与研究的共同作者表示:这台机器人漫游车已实现将这片土壤恢复(最像火星沙漠的土壤)。

正如我们所知,火星上目前存在缺水,超低温和高辐射的恶劣表面环境,这便意味着所有的生命都必须诞生在地下。阿塔卡马火星车从地下收集到的材料高达80厘米(31.5英寸),整个过程中使用了钻孔和取样装置。而后,将手工采集的样本和机器人运输的样本比较。

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DNA测序结果:适应高盐水平的微生物

通过DNA测序工作得出了类似的结果:和火星底下可能出现的情况一样,这些微生物也适应高盐水平,这些被发现的微生物和曾经发现的沙漠表面微生物特性完全不同。并且,由于阿塔卡马是一个很难获得养分和水分的地方,这些被发现的微生物还存在生命分布不均匀的情况。这也证实了在地球上的极端栖息地,微生物生命也是不完整的,即基本的生态规律。

这样的研究证明通过智能机器人采样和探索的策略是可行的,为探索火星生命提供了可能路标,即使这将使得相关检测更具挑战性。2020年的火星车和ExoMars火星车将会用这些路标追踪火星上古老的生命:火星探测器通过钻探将地下样本收集后返回地球,并且,机器人的探测深度可以达到火星沙漠下方2米高度(6.5英尺)。

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可能为生命提供庇护所的巴纳德之星

和太阳最近的单星便是巴纳德之星,距离仅6光年,这也是为什么很多研究人员们将仪器的目标开始转向它。早在20世纪70年代,天文学家就争论这样昏暗的恒星是不是也一样有自己的行星。这个问题的答案直到2018年11月才有了解答:这是一个围绕太阳附近旋转的超大规模世界。

可以从该恒星昏暗的光线看出,这颗行星很可能只是一片冰冷荒芜的土地,它运转的轨道大致和水星一致。后来研究人员发现它的温度在零下170摄氏度左右,这个温度和欧罗巴(木星的月亮)很接近。但因为后者有地下海洋,所以被认为是目前太阳系之中最有居住体可能的行星之一。

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迷你海王星or超级地球:需要望远镜和时间

欧罗巴的冰川会因为木星的辐射而融化,那么巴纳德星巴克冰下要产生湖泊和海洋又需要具备怎样的条件?数百个湖泊被南极洲的冰盖所覆盖,而其中大部分都是由地球的核心辐射热烈而导致的融化,如果在它的周围存在水冰,并且可以融化冰块,那么这个超级地球便可能具有额外的地热能量。

对于Barnard的Star b到底有多大,目前研究人员还不能给出具体的答案,但有一点可以确定的是,它的质量至少可以达到地球的3.2倍以上。从这个数据可以说明这很可能是一个多岩石的超级地球。明亮异常的它可能是迷你海王星,而昏暗无光的它则可能是一个超级地球。这一切的答案在未来几代望远镜的观察下,定有让我们看到生命迹象可能存在的那天。

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失踪的世界:一个快速蒸发的系外行星

首先我们可以看一个有意思的生活现象:渔民们经常会出海捕鱼,但如果总是捕获到小鱼和大鱼,他们一定会感到疑惑:为什么中型鱼会这么少。天文学家们对宇宙的探索自然也一样,想要对太阳系外的星球进行全面的“人口普查”。于是,一个超级地球和木星大小的行星被发现,轨道接近它们的恒星却非常灼热(气氛加热到超过1700华摄氏度)。

大多数的系外行星(已知海王星大小的大多数行星)只是相对更加“温暖”,这些系外行星和天星的轨道距离遥远,远比天文学家们想找到的热海王星区域要远得多。所以,神秘的热海王星赤字表面:如果它们的存在不是从充足到消失,那么这样的外星世界是相对罕见的存在。

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系外行星的起源:逐渐失去气氛的热海王星去了哪里

对于生命的探索,并不局限于生命本身,还包括这些生命居住所需要的载体。天文学家们用哈勃望远镜捕获了两个非常温暖的海王星,一个是正在失去气氛的GJ 436b(于纪念前发现,预计不会完全消失),另一个则是GJ 3470b,它的大气层消散速度比前者要快100倍,两者和自己的恒星都相距约370万英里,这也是水星和太阳距离的十分之一(太阳系最内层行星)。

为何GJ 3470b蒸发速度比GJ 436b快如此之多,因为它在重力作用下悬挂在加热气氛上的可能性太小,自己本身就没有后者致密。这样大质量的损失会对行星本身产生了巨大的影响,这对我们理解系外行星(靠近它们)的起源和命运都有很大的影响。相对年轻的恒星精力会更加充沛,都是红矮星的它们会比太阳的寿命更长。

这两个蒸发的温暖海王星,让我们知道更热的行星将可能是短暂的。然后一个新的问题又来了,那就是:这些热的海王星去了哪里?科学家们还无法得知大气层形成沙漠时需要蒸发多少热量,但哈勃的观察已证实大气逃逸对沙漠的形成有重要作用,以后将通过寻找氦气扩大相关调查范围!

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