這些是尋找宜居外衛星的最佳地點

2022-05-12     科技大咖控

原標題:這些是尋找宜居外衛星的最佳地點

我們的太陽系包含八顆行星和 200 多顆衛星。這些衛星中的絕大多數都沒有可能適合居住,但其中一些——例如歐羅巴和土衛二——是尋找生命的有力候選者。

其他太陽系也一樣嗎?

我們太陽系中的衛星顯示出與行星一樣多的多樣性,甚至更多。有些衛星上幾十公里厚的冰層隱藏著溫暖的海洋。有一顆表面液體穩定的衛星。有一個月球經歷了近乎持續的火山活動。

一些衛星是通過吸積形成的。至少有一個衛星,地球的,是由原行星之間的碰撞形成的。有些衛星可能是捕獲的小行星。一些衛星可能被柯伊伯帶天體捕獲。有些衛星比某些行星大,而衛星又小到幾乎不是衛星。

尋找宜居世界的重點是系外行星,主要是因為我們看不到系外衛星。但是,如果我們的太陽系有任何跡象,系外行星必須有系外衛星。一篇新論文的作者寫道:「即使不知道系外衛星

,我們也沒有理由假設月球形成的發生方式與太陽系不同。」 並且可能有比系外行星更多的系外衛星。有什麼方法可以讓我們開始了解哪些系外衛星是尋找宜居性的有希望的目標?

我們對系外行星和系外衛星可居住性的了解與我們不知道的相比相形見絀。像這樣的研究是我們第一次嘗試了解系外衛星的可居住性。我們甚至還沒有找到我們的第一個系外衛星,但我們很快就會找到的。(看起來天文學家可能在 2018 年發現了一顆,但現在還不確定。)像這樣的研究正在幫助科學界為發現系外衛星做準備。

當我們開始尋找它們時,我們可能會面臨大量的系外衛星發現。正如主要作者 Dobos 所說,「因此,通過第一次探測獲得有關係外衛星的基本知識非常重要,這將有助於選擇進一步的觀測目標。」

由於我們還沒有發現任何系外衛星,這項研究調查了可能圍繞已知系外行星運行的假設系外衛星的可居住性。作者寫道:「儘管今天不知道系外衛星,但它們的潛在可居住性是一個有趣且重要的問題。」 他們的研究提供了一個目標清單,以最大限度地提高我們發現潛在可居住系外衛星的機會。

該研究的重點是可以保持其大氣層的大型岩石系外衛星。作者還研究了太陽系中一顆或多顆恆星提供的外衛星熱量和潮汐加熱。他們忽略了輻射加熱,它可以提供足夠的熱量來維持地下海洋,比如歐羅巴和土衛二,也許還有其他地方。

研究人員從太陽系外行星百科全書開始,然後根據以下標準排除系外行星:

大於 13 個木星質量的行星,

主星小於 0.08 個太陽質量的行星(不包括褐矮星)

既不知道軌道周期也不知道半長軸的行星,

以下三個參數都不知道的行星:質量、最小質量和半徑。

在這些排除之後,他們最終得到了 4140 顆已知的系外行星。對於這些行星中的每一個,他們模擬了 100,000 顆衛星。結果是每個模擬衛星的宜居機率,研究人員將其定義為宜居測試衛星與 100,000 個模擬衛星的比率。

畢竟,該團隊確定了 234 顆已知的系外行星,這些系外行星的衛星宜居機率為 ? 1%。(其中 17 顆行星本身的宜居機率大於 50%。)

總體而言,這項研究表明,最有可能宜居的衛星在其恆星的宜居帶內圍繞行星運行,這並不奇怪。它還表明,幾顆已知的大質量系外行星具有很高的系外衛星可居住機率。該研究表明,具有高度偏心軌道和/或高潮汐加熱率的系外行星最有可能在其恆星的可居住區之外為系外行星提供可居住的衛星。

但有一件事改變了這些結果:主星。該團隊將太陽系外行星百科全書作為他們的輸入,它沒有列出它包含的超過一半的系外行星的恆星類型。對於它列出的恆星,它們當前的進化狀態沒有列出。所以有些主星不利於宜居。因此,即使模擬導致系統中系外衛星的可居住機率更高,恆星也可能會否定這一點。然而,假設一顆恆星由於極端的耀斑和輻射而禁止居住。在這種情況下,一個足夠大的行星可以用一個保護性磁層保護一個系外衛星。

許多其他因素決定了系外衛星的可居住性甚至它們的存在。例如,當行星遷移時,它們可能會失去它們的衛星。根據行星和月球的物理和軌道參數,有些衛星可以倖存下來,有些衛星可能會被捕獲到圍繞新行星的軌道上。但這些因素超出了本文的範圍。

這項工作產生了一個系外行星表,這些行星很有可能擁有潛在的宜居衛星。在機率最高的系外行星中,有一些讀者可能會認出。

Kepler-459 b是最有可能存在可居住系外衛星的行星。它是一個次木星,每 854 天圍繞一顆類似於我們太陽的恆星運行。Kepler-459 b 的系外衛星宜居機率為 70%。Kepler Kepler-456 b也是一個次木星,圍繞一顆質量與太陽相同的恆星運行,但它的軌道需要 1320 天。Kepler-456 b 的外衛星宜居機率為 69%。

排在第三位的是HD 7199 b。它是一顆氣態巨行星,每 1.7 年繞其類太陽恆星運行一次。HD 7199 b 的系外衛星宜居機率為 64%。

排在後面的是Kepler-458 b,這是在類太陽恆星周圍的宜居帶內發現的第一個岩石超級地球。它有時被稱為地球的表親,或地球 2.0。它的系外衛星宜居機率為60%。然後是Kepler-62f。Kepler-62f 被認為是最有希望的宜居系外行星之一,主要是因為它圍繞著一顆非常穩定、壽命極長的恆星運行。它的系外衛星宜居機率為53%。

Proxima Centauri c也進入了名單。它作為一顆已確認的系外行星的地位存在爭議,但它因離我們如此之近而受到關注。它以 14% 的外衛星宜居機率接近列表的底部。

不幸的是,許多具有高系外衛星宜居性機率的系外行星具有很長的軌道周期,可達數百天或更長。這使得觀察行星和尋找系外衛星變得困難。其他的,比如前面提到的 Kepler-62f,軌道周期較短,只有幾百天。Kepler-62f 的 268 天軌道周期使其成為尋找系外衛星的有趣目標。

名單上的許多系外行星都是大型氣態巨行星。它們可以容納多個系外衛星,其中一些與我們太陽系中的小行星一樣大。當伽利略將望遠鏡對準木星時,他發現了四顆大衛星。他的發現是歷史上的一個重要時刻。也許我們的第一次外衛星探測會類似,我們會同時找到前四個。

有一天,我們將擁有更容易找到系外衛星的技術和方法。我們可能很快就會知道成千上萬甚至數以萬計的系外衛星。這項研究可能會幫助天文學家決定在發生這種情況時在哪裡尋找最適合居住的地方。

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文章來源: https://twgreatdaily.com/zh-cn/fc03e9d1525200bdbba32287543f855e.html