【转载】你好,遥远的“另一个地球”

来源:百度文库 编辑:超级军网 时间:2024/04/28 15:23:31
来源: 中国航天报飞天科普周刊        日期:2015/07/31

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只是因为在星群中多看了一眼,再也没能忘掉你容颜,梦想着偶然能有一天与你相见,从此我开始孤单思念。

7月24日零点,美国宇航局以视频形式向全球直播,宣布开普勒望远镜团队发现了迄今为止与地球最相似的系外行星——开普勒452b。接下来发生的事情就是大家发现朋友圈都被这个地球的“兄弟”刷屏了。那么,人类如何寻求“另一个地球”?人类是否可以到达遥远的“另一个地球”?

开普勒452b:地球的“兄弟”?

开普勒452b 的直径比地球大60%,距离地球约1400光年(1光年约等于10万亿公里),位于天鹅座。

“他”和地球有多像

其实在2015年1月6日,美国宇航局曾经发布开普勒望远镜发现的第1000颗系外行星,其中开普勒438b、开普勒442b、开普勒440b等3颗行星的运行轨道位于宜居带内,当时报道也称之为“另一个地球”。但那3颗行星围绕运行的恒星是质量较小、温度较低的红矮星,而开普勒452b围绕运行的是一颗与太阳相似的恒星——开普勒452。

由于“凌日”法只能测量系外行星的直径大小,也无法估算其质量,因此无法根据密度判断开普勒452b究竟是不是岩石质的行星。但根据理论模型推测,开普勒452b的质量可能约为地球的5倍,若推测成立,则它应该是一颗岩石行星,而不是像木星、土星、海王星那样气液态的巨行星。

开普勒452b的轨道周期(一年)约为385天,接近地球轨道周期的一年365天。由于这颗系外行星与母恒星的距离适中,位于温度适宜的宜居带,科学家猜想它的表面可能存在液态水。

冷静地看看“他”

虽然新闻报道大多称开普勒452b为第二个地球,但严格说来,开普勒452b是一颗围绕与太阳相似的恒星运行,与这颗恒星之间的距离适中的系外行星。所以,开普勒452b并不是严格意义上的“另一个地球”,只能说是迄今为止与地球最相似的系外行星。尽管如此,这仍然是搜寻“另一个地球”所取得的重要进展。

根据估算,恒星开普勒452的年龄约为60亿年,比太阳还要老15亿年,围绕这颗恒星运行的开普勒452b的年龄也接近60亿年。

由于恒星的光度会随着年龄增长而逐渐增强,因此在开普勒452形成后的50亿年内,这颗系外行星接收到的光照强度应该比地球弱,但如今开普勒452b接收到的光照强度已经超过了地球。这说明随着太阳年龄的增长,地球上接收到的光照强度也将逐渐增强。此次发布会还发布了11颗直径小于地球2倍、位于宜居带内的系外行星,但其结果还需进一步确认。

通过开普勒望远镜,天文学家可以测出这颗行星距离它的“太阳”有多远,也可以测定出它的“太阳”每时每刻能够释放出多少光和多少热。但仅凭这两个条件,仍然无法确定行星表面的温度,因为后者还与行星表面、大气等因素相关。

目前,天文学家在假设这颗行星与地球十分相似的情况下,计算出它的平均表面温度大约是22摄氏度。不过,这个数字只是天文学家在一个纯粹的假设下计算出的理想数字,只能供参考。



从科学猜想到大发现

大家知道,太阳系有八大行星,那么其他恒星也应该有自己的行星系统。这一设想在很长一段时间因缺少实际观测证据的支持,一直停留在科学猜想阶段。

行星本身不发光,它表面的反射光相对恒星而言是极为微弱的,因此行星常常被掩盖在母恒星的光辉内,要从距离地球数百光年的恒星系统中发现行星是很困难的。

早在1855 年就有天文学家宣称发现了系外行星,但直到1992年,人类才首次确认有质量与地球相近的天体环绕着脉冲星PSR B1257+12。

系外行星观测在最近几年取得了重要进展,截至2015年7月24日,已确认的系外行星达1876颗。

目前,人类系外行星的观测方法也了有新的突破,其中用凌日时间变分法发现3颗,脉冲星计时法发现18颗,直接成像法发现51颗,微引力透镜发现34颗,径向速度或天体测量法发现591颗,凌日法发现1179颗。

开普勒望远镜在2009年发射以后,大大提高了系外行星搜索的效率。目前,开普勒望远镜已经探测到18000颗疑似系外行星,其中262颗与恒星的距离不远不近,位于温度适宜的宜居带。

系外行星的探索具有重要意义。我们知道,太阳系是从一团弥漫着气体和尘埃等星际介质的太阳星云逐渐凝聚、演化而来的。目前,太阳系已经演化到了行星形成的晚期,但我们对行星形成的早期历史并不清楚。

通过系外行星的搜寻,发现那些处于不同形成阶段、不同类型的行星,有助于了解行星是怎么形成的,未来将向什么方向演化。我们的地球也是一颗行星,具有行星所共有的一些特征,系外行星的探索,有助于研究行星的形成和演化过程,更有助于预测地球的未来,这关乎人类未来的命运。

什么样的系外行星适合人类生存?

此次被发现的开普勒452b被大家称为“第二地球”、“地球兄弟”等,这似乎描绘了一个光明的前景,人类未来有可能移居到这些星球上去。但作为冷静的探索者,我们需要思考这些系外行星是否真的像地球一样?人类未来是否真的有可能移居到这些行星?

如果是短期登陆探访,有很多太空探索的目的地可供人类选择,因为密闭的登陆舱和厚重的航天服可以保护航天员。但如果要移居到另一颗星球,这就要求找到一个适宜人类长期居住的系外行星,这个系外行星必须具备许多苛刻的条件。

“完美”大气层必不可少

首先,要有大气层的保护。以地球海平面的大气压力为1个标准大气压为标准,医院里的高压氧气治疗为1.4个大气压,珠穆朗玛峰顶约为0.41个大气压。如果系外行星的大气太稠密或太稀薄,人类的心肺功能都将难以承受。比如,金星表面是90个大气压,连载人登陆都无法实现,更不可能适合人类生存了。

除大气压外,还要拥有合理的大气成分和比例。地球大气的主要成分是氧气和氮气,而且要符合一定比例。氧气含量过高,人会发生“ 醉氧”,过低则会缺氧。但是,目前的探测手段还难以确定系外行星是否拥有大气层,更难以判断大气的成分。

从太阳系的经验分析,土卫六的大气是氮气和甲烷,木卫二为纯氧,金星大气主要为二氧化碳。因此,可能大多数系外行星的大气成分主要为氮气、二氧化碳等,根本不适合人类生存。除了氧气,地球大气层中的微量气体也发挥了很大作用,比如臭氧过滤掉了对人类危害最大的紫外辐射。系外行星如果没有臭氧层,人类患皮肤癌的概率将大大增加。

生命之水不可或缺

其次,要有液态水和适宜的温度。水是生命之源,根据地球的经验,生命的存在离不开水。有了水,才有可能形成生态系统。人与生物圈才能形成相互依赖、不断进化的生态系统,否则人类是难以单独长期生存的。

实际上,现有的科技手段还无法证实系外行星上是否有液态水,只能根据系外行星与恒星之间的距离来估算行星上的温度,并根据温度范围推断是否有液态水的存在,并非探明真的存在液态水。即使系外行星与恒星的距离位于宜居带内,也并不能保证行星表面具有适宜的温度。行星大气层的密度和成分将显著影响行星表面的温度。

恒星大小影响巨大


根据达尔文的进化论,生命的演化需要经历漫长的历史。太阳作为太阳系的母恒星,是一颗中等质量的恒星,人类预测其寿命大约是100亿年。现在太阳的演化已经过去了约50亿年,地球的形成已历经了46亿年。地球诞生后8亿年才出现简单的生命,而人类的出现则不过250万年。

换言之,太阳系诞生约50亿年后才繁衍出高度发达的人类文明。在宇宙中,如果母恒星的质量太大,其寿命就会比较短,它的行星就会来不及在母恒星的“有生之年”演化出相对复杂的生命。

坚实地表至关重要

再次,适宜居住的系外行星必须有一个岩石质的表面,让人类可以生活在陆地上。由于系外行星的质量越小就越难观测到,所以早期发现的系外行星大多是木星那样的巨大气液态行星。气液态行星缺乏坚实的表面,那么,人类就没有坚实的地面作为支撑,后果可想而知。

类似地球的岩石行星的构造都很相似:中央是一个以铁为主,且大部分为金属核心,围绕在周围的是以硅酸盐为主的地幔。在漫长的演变过程中,这些岩石行星会逐渐出现峡谷、撞击坑、山脉和火山。此外,在演变过程中还会出现再生大气层,有别于类木行星直接来源于太阳星云的原生大气层。此外,适宜居住的还要有一个完美的磁场,可以屏蔽来自恒星和恒星际的高能带电粒子,减少对人类的危害。

“脾气温和”意义很大

最后,这些行星必须已经演化到了中年阶段,内部能量的释放比较温和,因为处于演化早期的年轻行星往往会狂暴地释放内部能量,地震和火山爆发的强度和频度太大,人类在这些自然灾害面前的生存机会是十分渺茫的。

系外行星所属的恒星的能量释放要比较稳定,否则人类在恒星爆发的超级带电粒子风暴面前只能坐以待毙。行星系统必须已经演化到晚期阶段,大量的小天体碎片已经被大的行星吸积,行星际空间逐渐清朗,可以大大降低行星被小天体撞击的几率。

总之,人类之所以能在地球上生存,是因为地球穿了几层保护人类的防护衣。第一层是磁场,它屏蔽了大量高能带电粒子,保护我们免受高剂量辐射的伤害;第二层是大气层,它提供了人类呼吸所需的氧气和植物生长所需的二氧化碳,其中的臭氧又过滤掉对人体有害的紫外线;第三层是水圈,水作为载体,促进了地球各圈层的物质循环。



系外行星是一个童话

地球孕育了人类,是迄今为止浩瀚宇宙中唯一确证有生命的星球。地球是太阳系中的一个行星,银河系中像太阳一样的恒星有上千亿颗,而整个宇宙中像银河系一样的星系又数以千亿计。

系外行星本身不发光,容易淹没在遥远明亮的恒星光芒中,很难被直接观测到,大多通过行星运行时对恒星的扰动来判断。迄今为止,还没有办法判断系外行星是否有岩石质的表面,是否有液态水,更难以确认系外行星是否真正与地球环境相似。

如果人类足够幸运,真的发现了一颗类似地球的系外行星,那我们是否有能力到达这颗系外行星呢?开普勒望远镜最近发现了8颗系外行星,其中有3颗处于宜居带,温度范围允许液态水的存在。在发现开普勒452b之前,比地球大12%的开普勒438b被认为是最类似地球的系外行星,它距离地球475光年,公转周期为352天。

现在,最类似地球的系外行星开普勒452b,距离地球1400光年,以新视野号借助木星引力加速后的峰值速度7万~7.5万公里/小时估算,飞到开普勒452b需要约2709万年,而人类在地球上的全部历史也不过250万年。所以在星际飞行理论没有突破的情况下,如果依靠传统火箭,不借助时空穿越,人类基本上不可能抵达这些系外行星。

如果将太阳系放到整个宇宙,地球就像宇宙中的一粒尘埃,恰恰是这粒尘埃,人类有了唯一的赖以生存的家园。我们遗憾地发现,至今地球仍是宇宙中唯一适合人类长期居住的行星。系外行星看起来虽然美好,但这只是一个美丽的童话,另一个地球美好的“远水”解决不了人类面临的“近渴”,人类未来的命运系于地球。除了地球,我们别无他所,所以珍惜地球不能沦为一句口号。来源: 中国航天报飞天科普周刊        日期:2015/07/31

http://www.spacechina.com/n25/n1 ... 001490/content.html

只是因为在星群中多看了一眼,再也没能忘掉你容颜,梦想着偶然能有一天与你相见,从此我开始孤单思念。

7月24日零点,美国宇航局以视频形式向全球直播,宣布开普勒望远镜团队发现了迄今为止与地球最相似的系外行星——开普勒452b。接下来发生的事情就是大家发现朋友圈都被这个地球的“兄弟”刷屏了。那么,人类如何寻求“另一个地球”?人类是否可以到达遥远的“另一个地球”?

开普勒452b:地球的“兄弟”?

开普勒452b 的直径比地球大60%,距离地球约1400光年(1光年约等于10万亿公里),位于天鹅座。

“他”和地球有多像

其实在2015年1月6日,美国宇航局曾经发布开普勒望远镜发现的第1000颗系外行星,其中开普勒438b、开普勒442b、开普勒440b等3颗行星的运行轨道位于宜居带内,当时报道也称之为“另一个地球”。但那3颗行星围绕运行的恒星是质量较小、温度较低的红矮星,而开普勒452b围绕运行的是一颗与太阳相似的恒星——开普勒452。

由于“凌日”法只能测量系外行星的直径大小,也无法估算其质量,因此无法根据密度判断开普勒452b究竟是不是岩石质的行星。但根据理论模型推测,开普勒452b的质量可能约为地球的5倍,若推测成立,则它应该是一颗岩石行星,而不是像木星、土星、海王星那样气液态的巨行星。

开普勒452b的轨道周期(一年)约为385天,接近地球轨道周期的一年365天。由于这颗系外行星与母恒星的距离适中,位于温度适宜的宜居带,科学家猜想它的表面可能存在液态水。

冷静地看看“他”

虽然新闻报道大多称开普勒452b为第二个地球,但严格说来,开普勒452b是一颗围绕与太阳相似的恒星运行,与这颗恒星之间的距离适中的系外行星。所以,开普勒452b并不是严格意义上的“另一个地球”,只能说是迄今为止与地球最相似的系外行星。尽管如此,这仍然是搜寻“另一个地球”所取得的重要进展。

根据估算,恒星开普勒452的年龄约为60亿年,比太阳还要老15亿年,围绕这颗恒星运行的开普勒452b的年龄也接近60亿年。

由于恒星的光度会随着年龄增长而逐渐增强,因此在开普勒452形成后的50亿年内,这颗系外行星接收到的光照强度应该比地球弱,但如今开普勒452b接收到的光照强度已经超过了地球。这说明随着太阳年龄的增长,地球上接收到的光照强度也将逐渐增强。此次发布会还发布了11颗直径小于地球2倍、位于宜居带内的系外行星,但其结果还需进一步确认。

通过开普勒望远镜,天文学家可以测出这颗行星距离它的“太阳”有多远,也可以测定出它的“太阳”每时每刻能够释放出多少光和多少热。但仅凭这两个条件,仍然无法确定行星表面的温度,因为后者还与行星表面、大气等因素相关。

目前,天文学家在假设这颗行星与地球十分相似的情况下,计算出它的平均表面温度大约是22摄氏度。不过,这个数字只是天文学家在一个纯粹的假设下计算出的理想数字,只能供参考。



从科学猜想到大发现

大家知道,太阳系有八大行星,那么其他恒星也应该有自己的行星系统。这一设想在很长一段时间因缺少实际观测证据的支持,一直停留在科学猜想阶段。

行星本身不发光,它表面的反射光相对恒星而言是极为微弱的,因此行星常常被掩盖在母恒星的光辉内,要从距离地球数百光年的恒星系统中发现行星是很困难的。

早在1855 年就有天文学家宣称发现了系外行星,但直到1992年,人类才首次确认有质量与地球相近的天体环绕着脉冲星PSR B1257+12。

系外行星观测在最近几年取得了重要进展,截至2015年7月24日,已确认的系外行星达1876颗。

目前,人类系外行星的观测方法也了有新的突破,其中用凌日时间变分法发现3颗,脉冲星计时法发现18颗,直接成像法发现51颗,微引力透镜发现34颗,径向速度或天体测量法发现591颗,凌日法发现1179颗。

开普勒望远镜在2009年发射以后,大大提高了系外行星搜索的效率。目前,开普勒望远镜已经探测到18000颗疑似系外行星,其中262颗与恒星的距离不远不近,位于温度适宜的宜居带。

系外行星的探索具有重要意义。我们知道,太阳系是从一团弥漫着气体和尘埃等星际介质的太阳星云逐渐凝聚、演化而来的。目前,太阳系已经演化到了行星形成的晚期,但我们对行星形成的早期历史并不清楚。

通过系外行星的搜寻,发现那些处于不同形成阶段、不同类型的行星,有助于了解行星是怎么形成的,未来将向什么方向演化。我们的地球也是一颗行星,具有行星所共有的一些特征,系外行星的探索,有助于研究行星的形成和演化过程,更有助于预测地球的未来,这关乎人类未来的命运。

什么样的系外行星适合人类生存?

此次被发现的开普勒452b被大家称为“第二地球”、“地球兄弟”等,这似乎描绘了一个光明的前景,人类未来有可能移居到这些星球上去。但作为冷静的探索者,我们需要思考这些系外行星是否真的像地球一样?人类未来是否真的有可能移居到这些行星?

如果是短期登陆探访,有很多太空探索的目的地可供人类选择,因为密闭的登陆舱和厚重的航天服可以保护航天员。但如果要移居到另一颗星球,这就要求找到一个适宜人类长期居住的系外行星,这个系外行星必须具备许多苛刻的条件。

“完美”大气层必不可少

首先,要有大气层的保护。以地球海平面的大气压力为1个标准大气压为标准,医院里的高压氧气治疗为1.4个大气压,珠穆朗玛峰顶约为0.41个大气压。如果系外行星的大气太稠密或太稀薄,人类的心肺功能都将难以承受。比如,金星表面是90个大气压,连载人登陆都无法实现,更不可能适合人类生存了。

除大气压外,还要拥有合理的大气成分和比例。地球大气的主要成分是氧气和氮气,而且要符合一定比例。氧气含量过高,人会发生“ 醉氧”,过低则会缺氧。但是,目前的探测手段还难以确定系外行星是否拥有大气层,更难以判断大气的成分。

从太阳系的经验分析,土卫六的大气是氮气和甲烷,木卫二为纯氧,金星大气主要为二氧化碳。因此,可能大多数系外行星的大气成分主要为氮气、二氧化碳等,根本不适合人类生存。除了氧气,地球大气层中的微量气体也发挥了很大作用,比如臭氧过滤掉了对人类危害最大的紫外辐射。系外行星如果没有臭氧层,人类患皮肤癌的概率将大大增加。

生命之水不可或缺

其次,要有液态水和适宜的温度。水是生命之源,根据地球的经验,生命的存在离不开水。有了水,才有可能形成生态系统。人与生物圈才能形成相互依赖、不断进化的生态系统,否则人类是难以单独长期生存的。

实际上,现有的科技手段还无法证实系外行星上是否有液态水,只能根据系外行星与恒星之间的距离来估算行星上的温度,并根据温度范围推断是否有液态水的存在,并非探明真的存在液态水。即使系外行星与恒星的距离位于宜居带内,也并不能保证行星表面具有适宜的温度。行星大气层的密度和成分将显著影响行星表面的温度。

恒星大小影响巨大


根据达尔文的进化论,生命的演化需要经历漫长的历史。太阳作为太阳系的母恒星,是一颗中等质量的恒星,人类预测其寿命大约是100亿年。现在太阳的演化已经过去了约50亿年,地球的形成已历经了46亿年。地球诞生后8亿年才出现简单的生命,而人类的出现则不过250万年。

换言之,太阳系诞生约50亿年后才繁衍出高度发达的人类文明。在宇宙中,如果母恒星的质量太大,其寿命就会比较短,它的行星就会来不及在母恒星的“有生之年”演化出相对复杂的生命。

坚实地表至关重要

再次,适宜居住的系外行星必须有一个岩石质的表面,让人类可以生活在陆地上。由于系外行星的质量越小就越难观测到,所以早期发现的系外行星大多是木星那样的巨大气液态行星。气液态行星缺乏坚实的表面,那么,人类就没有坚实的地面作为支撑,后果可想而知。

类似地球的岩石行星的构造都很相似:中央是一个以铁为主,且大部分为金属核心,围绕在周围的是以硅酸盐为主的地幔。在漫长的演变过程中,这些岩石行星会逐渐出现峡谷、撞击坑、山脉和火山。此外,在演变过程中还会出现再生大气层,有别于类木行星直接来源于太阳星云的原生大气层。此外,适宜居住的还要有一个完美的磁场,可以屏蔽来自恒星和恒星际的高能带电粒子,减少对人类的危害。

“脾气温和”意义很大

最后,这些行星必须已经演化到了中年阶段,内部能量的释放比较温和,因为处于演化早期的年轻行星往往会狂暴地释放内部能量,地震和火山爆发的强度和频度太大,人类在这些自然灾害面前的生存机会是十分渺茫的。

系外行星所属的恒星的能量释放要比较稳定,否则人类在恒星爆发的超级带电粒子风暴面前只能坐以待毙。行星系统必须已经演化到晚期阶段,大量的小天体碎片已经被大的行星吸积,行星际空间逐渐清朗,可以大大降低行星被小天体撞击的几率。

总之,人类之所以能在地球上生存,是因为地球穿了几层保护人类的防护衣。第一层是磁场,它屏蔽了大量高能带电粒子,保护我们免受高剂量辐射的伤害;第二层是大气层,它提供了人类呼吸所需的氧气和植物生长所需的二氧化碳,其中的臭氧又过滤掉对人体有害的紫外线;第三层是水圈,水作为载体,促进了地球各圈层的物质循环。



系外行星是一个童话

地球孕育了人类,是迄今为止浩瀚宇宙中唯一确证有生命的星球。地球是太阳系中的一个行星,银河系中像太阳一样的恒星有上千亿颗,而整个宇宙中像银河系一样的星系又数以千亿计。

系外行星本身不发光,容易淹没在遥远明亮的恒星光芒中,很难被直接观测到,大多通过行星运行时对恒星的扰动来判断。迄今为止,还没有办法判断系外行星是否有岩石质的表面,是否有液态水,更难以确认系外行星是否真正与地球环境相似。

如果人类足够幸运,真的发现了一颗类似地球的系外行星,那我们是否有能力到达这颗系外行星呢?开普勒望远镜最近发现了8颗系外行星,其中有3颗处于宜居带,温度范围允许液态水的存在。在发现开普勒452b之前,比地球大12%的开普勒438b被认为是最类似地球的系外行星,它距离地球475光年,公转周期为352天。

现在,最类似地球的系外行星开普勒452b,距离地球1400光年,以新视野号借助木星引力加速后的峰值速度7万~7.5万公里/小时估算,飞到开普勒452b需要约2709万年,而人类在地球上的全部历史也不过250万年。所以在星际飞行理论没有突破的情况下,如果依靠传统火箭,不借助时空穿越,人类基本上不可能抵达这些系外行星。

如果将太阳系放到整个宇宙,地球就像宇宙中的一粒尘埃,恰恰是这粒尘埃,人类有了唯一的赖以生存的家园。我们遗憾地发现,至今地球仍是宇宙中唯一适合人类长期居住的行星。系外行星看起来虽然美好,但这只是一个美丽的童话,另一个地球美好的“远水”解决不了人类面临的“近渴”,人类未来的命运系于地球。除了地球,我们别无他所,所以珍惜地球不能沦为一句口号。
看到八大行星这个说法就感觉跟吃了苍蝇一样恶心。可怜的冥王星。
八字还没一撇呢,就给地球找了个性伴侣,科学搞得跟跳大神一样
记得谁提出了这个说法:
如果宜居行星并不稀有,那么智慧文明产生的可能也是存在的。
而人类能够发现这些类地行星,相应地这些星球上的文明也能发现地球。
·
那么问题来了,在漫长的宇宙年代中,他们为什么没有对地球展开探索呢?
细思恐极啊~~~
等吧,等太空望远镜口径达到千米级,应该可以对系外类地行星直径成像了
就算人类可以在那类地星球生存,但问题是:怎么过去?