比起關(guān)心它們與恒星的距離是否適合液態(tài)水，尋找可居住的系外行星有著更多要做的事情。例如，地球，火星和金星等行星是否巖石化？它具有板塊構(gòu)造和磁場(chǎng)嗎？有大氣層嗎？

還有另一個(gè)重要的問題：在同一顆恒星的軌道上，世界是否受到其他系外行星的不利影響？為了更好地理解這一點(diǎn)，天文學(xué)家正在研究天然氣巨星木星們自己的行星軌道上擁有的巨大引力。

圖解:木星南半球觀 圖源:jpl.nasa

這項(xiàng)技術(shù)已經(jīng)在發(fā)表到《天文期刊》的新論文上進(jìn)行了概述并且上傳到了arXiv網(wǎng)站上。

雖然在我們太陽系中行星相距非常遙遠(yuǎn)，他們?nèi)匀唤娇梢杂绊懕舜说能壍溃词怪挥幸稽c(diǎn)點(diǎn)。

對(duì)地球來說，這意味著與木星和土星的相互作用（主要）會(huì)拉長(zhǎng)其軌道的橢圓形狀，并影響其軸向傾斜度，從而產(chǎn)生冰川和間冰期氣候循環(huán)，稱為米蘭科維奇循環(huán)。

圖解：通過VSOP模型顯示的過去和將來的米蘭科維奇循環(huán)

總的來說，盡管有冰河時(shí)代的滅絕事件，但這并沒有阻止生命的繁榮。但是，如果木星的影響力更大并且地球的軌道變得更加拉長(zhǎng)和偏離中心呢？這對(duì)地球的可居住性意味著什么？

南昆士蘭大學(xué)的天文學(xué)家喬尼對(duì)科學(xué)警報(bào)說：“如果地球的軌道與水星在我們太陽系中的軌道一樣多，那么地球?qū)⒉贿m合人類居住。這里將不會(huì)有生命。”

“水星的偏心率可以高達(dá)0.45。如果地球的偏心率如此之高，那么當(dāng)它離太陽最近時(shí)，地球比金星離太陽更近，而當(dāng)?shù)厍螂x太陽最遠(yuǎn)時(shí)，則和火星離太陽一樣遠(yuǎn)?！?/p>

圖解：木星的直徑比太陽小一個(gè)數(shù)量級(jí)，比地球大一個(gè)數(shù)量級(jí)。大紅色斑點(diǎn)的大小與地球大致相同。

?圖源：wikipedia

是否木星會(huì)導(dǎo)致如此巨大的變化是未知的，因此霍納和一個(gè)由同事組成的國(guó)際團(tuán)隊(duì)著手進(jìn)行了一個(gè)項(xiàng)目來尋找答案。他們制作了太陽系的模擬，并移動(dòng)木星來觀察會(huì)發(fā)生什么。

結(jié)果非常令人驚訝。研究團(tuán)隊(duì)發(fā)現(xiàn)他們的模型運(yùn)轉(zhuǎn)了，意味著他們可以對(duì)太陽系進(jìn)行模擬來確定行星如何在重力作用下相互作用，以及行星是如何繞恒星運(yùn)行的，并演示出和我們對(duì)太陽系對(duì)米蘭科維奇循環(huán)的影響理解相不一致的內(nèi)容。

但是它們也展示了事物是如何迅速崩塌的。

“其中我們立刻發(fā)現(xiàn)的一件事是，使我們的太陽系變得不穩(wěn)定實(shí)際上是很容易的，”霍納對(duì)科學(xué)警報(bào)說。

“在我們大約四分之三的模擬中，當(dāng)我們移動(dòng)木星時(shí)，我們將其放置在太陽系在1000萬年內(nèi)解體的地方。這些行星開始相互碰撞，并從太陽系中噴出。”

雖然這聽起來有點(diǎn)令人驚慌，但這些結(jié)果實(shí)際上和系外行星的研究無關(guān)，因?yàn)槿魏螒覓炝俗銐蜷L(zhǎng)的時(shí)間以至于我們可以檢測(cè)到的系外行星系統(tǒng)極有可能是穩(wěn)定的。

事實(shí)上，在我們對(duì)外星世界的探索過程中有很多好消息——在團(tuán)隊(duì)運(yùn)行完成的剩余四分之一的模擬中，地球?qū)嶋H上是相當(dāng)正常和宜居的。

研究人員說，這與稀土假說相矛盾，稀土假說提出產(chǎn)生地球生命的條件是如此獨(dú)特，以至于它們永遠(yuǎn)不能在宇宙的任何其他地方被復(fù)制。

“地球爆炸得恰到好處。不是很快，不是很慢，不是很大，也不是很小。真的很合適，”霍納說。

圖解：太陽和太陽系行星以及行星序列的描繪

稀土假說認(rèn)為，如果沒有這樣的排列，特別是沒有巨大的天然氣巨星木星（來自太陽的第五個(gè)行星，也是最大的），地球上就不會(huì)出現(xiàn)復(fù)雜的生命。圖源：wikipedia

“這表明至少對(duì)于這種軌道影響，軌道擾動(dòng)，不會(huì)變成稀土地球，在我們模擬的系統(tǒng)中，你發(fā)現(xiàn)的大多數(shù)在地球軌道上的行星，如果從周期性（氣候）振蕩的角度來看，會(huì)和地球一樣適合生命?！?/p>

圖解：在類似恒星的宜居區(qū)域中發(fā)現(xiàn)了數(shù)量與地球相似的行星。2015年的信息圖描繪了開普勒62e，開普勒62f，開普勒186f，開普勒296e，開普勒296f，開普勒438b，開普勒440b，開普勒442b，開普勒452b。

?圖源：wikipedia

這些是重要的觀察結(jié)果，因?yàn)檠芯康淖罱K目的是設(shè)計(jì)一個(gè)實(shí)驗(yàn)來幫助縮小哪些系外行星值得進(jìn)一步的觀察的范圍。

在未來的某個(gè)時(shí)候，我們的技術(shù)將變得足夠尖端來探測(cè)可居住范圍內(nèi)許多更小的、地球大小的系外行星。但是在高需求而顯微鏡時(shí)代有限的情況下，我們需要確定我們可以采取的其他的第一步，以評(píng)估特定的系外行星是否值得繼續(xù)研究。

一種方法是檢測(cè)同一恒星周圍軌道上其他系外行星對(duì)潛在可居住性的影響。

霍納解釋說：“我們永遠(yuǎn)不會(huì)找到只有一個(gè)行星而沒有其他行星的行星系統(tǒng)?！?/p>

這就是模擬發(fā)揮作用的地方。它們不僅可以用來確定系統(tǒng)的動(dòng)力學(xué)，而且可以用來確定所討論的系外行星在很長(zhǎng)一段時(shí)間內(nèi)仍可居住的可能性。

在團(tuán)隊(duì)的工作能被大規(guī)模應(yīng)用之前還有一段時(shí)間。我們目前的儀器還并不足以檢測(cè)它所觀測(cè)的系外行星。隨著更先進(jìn)的望遠(yuǎn)鏡的出現(xiàn)，這種情況將在未來10年發(fā)生改變。

這也意味著還有更多的工作要做。研究團(tuán)隊(duì)希望他們的工作意味著當(dāng)可居住的系外行星探測(cè)開始涌入時(shí)，行星天文學(xué)家可以通過模擬來運(yùn)行。這意味著需要對(duì)模擬進(jìn)行調(diào)整，來觀察當(dāng)你移動(dòng)太陽系的其他行星時(shí)會(huì)發(fā)生什么，例如金星，火星和土星。

霍納說：“我認(rèn)為，這種復(fù)雜性正是我們要去深入研究的問題?！?/p>

“然后進(jìn)一步地，我們還將考慮將這項(xiàng)工作與人們開發(fā)的氣候模型聯(lián)系起來，看是否可以將其轉(zhuǎn)變?yōu)橥耆深A(yù)測(cè)的氣候解決方案?！?/p>

“換句話說，如果知道行星的軌道，你能預(yù)測(cè)氣候的變化程度，而不僅僅是預(yù)測(cè)軌道如何變化。它將氣候科學(xué)和天文學(xué)以一種非常出色的方式結(jié)合在了一起。”

該研究已被《天文期刊》采納，并在arXiv網(wǎng)站上可用。

作者: MICHELLE STARR

FY: 張玉兔

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