一顆恒星周圍 三個類地行星

美國宇航局2017年2月22日宣布，該局的斯皮策太空望遠鏡發現了第一顆由7顆地球大小的行星環繞的恒星，其中3顆行星位于可居住區域。天文學中的可居住區域是指恒星周圍的一片區域，這里的巖石行星很可能存在液態水，因而可能存在生命。

這一發現創下了太陽系外一顆恒星周圍位于可居住區域的行星最大數量。如果大氣條件合適，所有這7顆行星都可能存在液態水。不過，最可能存在液態水的行星，依然是位于可居住區域的那3顆行星。

科學家說，上述發現是在尋找太陽系外可居住環境方面的一個里程碑。地球人在宇宙中是不是唯一智慧生命？這是一個很大的科學謎題。而首次在可居住區域發現這么多行星，無疑是朝著破解這個大謎題前進了一步。

這個系外行星系統位于距離地球大約40光年的寶瓶座，算是相對靠近我們。這個系統被稱為“特拉匹斯特”，這個名字是“凌日行星和星子小型望遠鏡”（位于智利）的縮寫。科學家2016年5月宣布，借助于“特拉匹斯特”望遠鏡，他們發現了“特拉匹斯特”系統中的3顆行星。在包括歐洲南方天文臺的“歐洲超大望遠鏡”等在內的多座地面望遠鏡協助下，“斯皮策”證實了這3顆行星中的兩顆的存在，還發現了另外5顆，從而讓這個系統中的行星數量上升至7顆。

運用“斯皮策”獲得的數據，科學家精確測定了這7顆系外行星（合稱“特拉匹斯特-1”行星）的大小，并且首次估算出其中6顆的質量，從而進一步估算出它們的密度。基于密度估計，“特拉匹斯特-1”行星很可能都是巖石行星。進一步的觀測將不僅有助于確定它們是否富含水，而且可能揭示它們的表面是否存在液態水。第7顆（也是距離母恒星最遠的一顆）“特拉匹斯特-1”行星的情況尚未被估計，科學家相信它可能是一個冰雪世界，但是否如此有待觀測。

“特拉匹斯特-1”行星的奇妙在于，它們是首批被發現環繞這一類恒星的地球大小的行星。對于研究有潛在可居住性的地球大小的系外行星來說，它們也是最佳目標。與太陽截然不同，“特拉匹斯特-1”恒星是一顆超低溫矮星，這讓近距離環繞它的行星表面也可能存在液態水，而這樣的近距離在太陽系中是不可能的。所有7顆“特拉匹斯特-1”行星與其母恒星的距離都比水星距離太陽還近，這些行星彼此間也靠得近。如果你站在其中一顆行星表面，甚至能看見其他6顆的地貌特征和云層。自不必說，這6顆行星在另一顆行星天空中顯得比從地球上看去的月球更大。

這些行星或許還被潮汐鎖定至母恒星，即行星的同一個半面一直朝向母恒星，這個半面永久處在白天，另一個半面永久處在黑夜。這意味著，這些行星上的天氣模式與地球的完全不同，例如強風在這些行星上從白天的半球吹到夜晚的半球，還有很極端的溫度變化。

“斯皮策”是一部紅外望遠鏡，它在環繞太陽的過程中尾隨地球，很適合研究在紅外光（其波長超過人眼所能見范圍）中最明亮發光的“特拉匹斯特-1”恒星。2016年秋季，“斯皮策”連續觀測“特拉匹斯特-1”恒星近500小時。“斯皮策”在其軌道中的定位很獨特，目的是讓它可以觀測行星足夠多的凌日現象，以揭示系外恒星-系外行星系統的復雜構架。科學家讓“斯皮策”在自己“暖和任務”期間觀測凌日行星的能力最大化。在“斯皮策”完成前5年的運作后，它的冷卻劑耗盡，從而進入“暖和任務”期。

美國宇航局“斯皮策科學中心”負責人凱里說，“特拉匹斯特-1”行星的發現是“斯皮策”運作14年來最激動人心的探測結果。2017年秋季，“斯皮策”將繼續深化對這些行星的了解，以便JWST跟進研究它們。對“特拉匹斯特-1”系統的更多觀測，肯定會揭示更多秘密。

在“斯皮策”發現這7顆系外行星后，“哈勃”啟動了對其中4顆的篩查，包括那3顆位于可居住區域內的行星。這種篩查性觀測，旨在評估這些行星是否有主要由氫組成的膨脹大氣層。在太陽系中，海王星大氣層具有這樣的特點。2016年5月，“哈勃”團隊觀測了最靠近“特拉匹斯特-1”恒星的兩顆行星，未發現表明這些行星有這類膨脹大氣層的證據。這強化了這樣一種推測：這些行星是巖石行星。

科學家說，對于在未來10年中研究地球大小的行星周圍的大氣層，“特拉匹斯特-1”系統提供了最佳機遇之一。美國宇航局用于搜尋系外行星的“開普勒號”（簡稱“開普勒”）太空望遠鏡，也在探索“特拉匹斯特-1”系統，包括測量因為行星凌日而造成的“特拉匹斯特-1”恒星亮度的微弱變化。“開普勒”在其K2任務期（已于2017年3月結束）的觀測結果，將讓科學家細化對7顆“特拉匹斯特-1”行星特點的分析，并且搜索“特拉匹斯特-1”系統中可能存在的更多行星。

科學家計劃，運用定于2018年發射的JWST，對“特拉匹斯特-1”行星做跟進研究。“斯皮策”“哈勃”和“開普勒”將在這方面提供幫助。由于更高的靈敏度，JWST除了將探查水、甲烷、氧、臭氧及行星大氣層中其他成分的化學指紋，還將檢測行星溫度和表面壓力，這些都是檢測行星可居住性所涉及的重要因素。