新超級地球-尋找生命跡象絕佳目標!

最近,天文學家在40光年外,發現了一個比地球大一些、也重一些的適居行星

正繞著一顆小恆星公轉。這顆行星可能成為尋找外星生命跡象的絕佳目標

這張插圖描繪出新發現的行星LHS 1140b從其母恆星前方通過的情景
行星LHS 1140b

一顆通過鯨魚座紅矮星LHS 1140前方的行星,距離地球夠近,用現有的望遠鏡就能偵測行星上是否有大氣層存在,尋找外星生命蹤跡。

加拿大蒙特婁大學的羅蘭.維斯(Lauren Weiss)說:「小顆的行星很常見,」而這顆行星,是目前在太陽系外發現的岩質行星中,與我們距離非常近的一顆,「就像是在太陽系的自家後院一樣。」

天文學家利用智利的一架望遠鏡,發現這顆行星通過鯨魚座的紅矮星LHS 1140前方。這顆名為LHS 1140b的行星,直徑是地球的1.4倍,它位處的公轉軌道正好可以使液態水在行星表面流動。

之後,這個研究團隊利用智利的另一架望遠鏡,觀測LHS 1140b對其母恆星的拉扯力量,推論出它的質量是地球的6.6倍。這表示LHS 1140b是顆岩質行星,或許在薄薄的地函下方,還有巨大的鐵核存在,亞歷桑那州立大學的蘿拉.謝弗(Laura Schaefer)這麼說:「這就像是個放大版的水星。」

「但我們對這顆行星的了解還相當有限,如果能得到更多觀測資料,那就真的太棒了!」蘿拉.謝弗說。

發現這顆行星的研究團隊,現在非常興奮地監測著它。因為這顆行星離地球夠近,現有的望遠鏡就能觀測這顆行星有沒有大氣層,如果答案是肯定的,那麼科學家還能分析大氣中是否有外星生命存在的跡象。

這篇發現新行星的研究報告,發表在4月19日的《自然》(Nature)期刊上。本研究主要負責人──哈佛大學的傑森.迪特曼(Jason Dittmann)說:「我內心的科學精神要求我務必格外謹慎小心,料想我們在這顆行星上找不到生命的所有理由。」

「但我也想打個賭,而且我可能其實還挺樂觀的。所以我打賭,生命在宇宙中是普遍存在的,而且可能在LHS 1140b這顆行星上,就有生命。」

更多證據

現在,天文學家已經發現了超過3400顆系外行星,圍繞著各自的恆星公轉。隨著望遠鏡和觀測技術的進步,新發現的行星中,也有越來越多這類可能由岩石組成的小型行星,它們的母恆星也比太陽小得多。

去年,科學家們在恆星TRAPPIST-1周圍,發現了三顆與地球大小相近的行星。之後,又在距離地球最近的恆星──半人馬座比鄰星(Proxima Centauri)這顆狂暴的紅矮星旁,發現了一顆地球大小的行星,這搶去了先前三顆行星的風頭。還沒結束呢,今年初,科學家宣布,TRAPPIST-1恆星周圍的行星不只三顆,而是至少有七顆,其中有幾顆可能位在適居區內。(NASA公布發現7顆新類地行星 3顆或有水源存在生命體)

今年4月中,歐洲與英國的科學家宣佈,在一顆鄰近的系外行星GJ 1132b風傳媒:這顆行星體積質量接近地球,而且有大氣層!天文學家探尋外星生命重大發現上偵測到大氣層,這是目前發現可能有大氣存在的系外行星中最小的一顆。這項成就也表示,我們已經有能力靠目前的儀器來偵測岩質行星上的大氣分子。

這所有的發現都為LHS 1140b帶來無比希望。到目前為止,我們都不能說這些行星真的和地球相似,因為我們對這些行星的了解還不夠多,無法做出比較。但是,LHS 1140b的種種特徵,都說明了這顆行星的環境可能真的適合生命生存。

首先,我們可以從這顆行星的密度知道它是固態的,生命可能存在於地表上或地表下方,或甚至是在空中。RAPPIST-1所擁有的幾顆行星可能也是如此,但是我們仍不確定這些行星的組成究竟為何。

羅蘭 · 維斯說:「即便是較小的行星,也不一定是像地球一樣的『類地行星』。」那些行星上可能有少量的岩石,但是對複雜的生命型態來說,覆蓋住表面的濃厚氣體會是個大災難。

她說:「LHS 1140b的密度高、體積小,表示這顆行星是由鐵和矽混合而成的,這種岩石成分和地球上的岩石組成相同。」

研究團隊利用位在智利托洛洛山(Cerro Tololo)的MEarth-South望遠鏡陣列發現這顆超級地球

其次,LHS 1140b的重力夠強,能夠抓住大氣層。但值得注意的是,這顆行星圍繞公轉的母恆星有50億年的歷史,如今已歸於沉寂,但這顆恆星年輕時很有可能發生閃焰。如果真是如此,那麼這顆不穩定的恆星在劇烈爆發時,或許會吹走行星大氣,徹底摧毀所有可能演化出的生命形式。

還好,這顆行星距離母恆星夠遠。因此,如果真的有大氣層存在,也非常可能躲過恆星早期的暴怒階段。與母恆星的距離夠遠,也表示這顆行星的溫度會很適合我們已知的生命形式生存,而不會像另一顆雖然相似,卻非常炙熱的行星GJ 1132b那樣。

最後,LHS 1140b會從母恆星的前方經過──這為天文學家提供了絕佳的觀測角度。當科學家們嘗試在外星大氣中尋找生命跡象時,其實就是在努力看穿透大氣層。當行星穿過母恆星與地球之間,遙遠的恆星光會穿透行星大氣,照亮大氣中可能存在的各種分子。

科學家若是想用現有或即將發展出的儀器,精確測量這些分子及各類分子的比例,那就需要一顆像LHS 1140這麼近的恆星。

初嘗滋味

將來絕對有可能藉由探測外星大氣,首度發現外星生命的跡象──像是不太對勁的氣體比例,或是某些無法單靠化學反應和地質過程產生的特定分子。

迪特曼和他的研究團隊已經利用哈伯太空望遠鏡(Hubble Space Telescope)仔細觀測LHS 1140b行星,並希望在今年下半年,也能用智利的望遠鏡進行觀測。

但他真的很期待能在接下來的幾十年內,利用更大、更先進的設備,像是詹姆斯.韋伯太空望遠鏡(James Webb Space Telescope)、大麥哲倫望遠鏡(Giant Magellan Telescope)、歐洲極大望遠鏡(European Extremely Large Telescope)等大型望遠鏡,來尋找甲烷、臭氧、二氧化碳等氣體。

迪特曼表示:「說真的,在十年之內,我們一定可以知道這些大氣的滋味如何。 」

「我們可能會爭論這些觀測數據的意義,或是這些氣體怎麼在會在如此早期進入大氣層。但至少,我們將很快就會有觀測資料了,對於能見證這一切的發生,我真的超級興奮。」