太陽系外最大的類地行星群

瀟湘子

科學家們一直想弄清楚，是不是在銀河系和更廣闊的宇宙中，普遍存在著與我們的星球組成成分相似的行星？

2016年，科學家們發現了一個星系——Trappist-1星系，它與我們的太陽系很像，由一顆恒星和七顆行星組成。這個星系中的行星由與地球相似的物質組成，但它們的密度都比較低。它們會是什么樣的世界呢？

七顆密度相似的行星

Trappist-1是一顆距離地球約40光年的恒星，在它的周圍有七顆繞其運行的類地行星。這是迄今為止我們人類在太陽系外發現的最大的類地行星群。

繞著Trappist-1運行的這些行星都不是氣態行星，它們的物質成分很稠密，與我們太陽系中的地球、火星、金星和水星等巖石質行星類似。最令科學家注目的是，這些行星的組成成分和密度都非常相似，像同時出生的多胞胎一樣，這與我們太陽系明顯不同，因為太陽系行星的組成成分和密度都各不相同。早在2018年，一個來自瑞士的科學家團隊就曾對這七顆行星的質量進行過研究和計算。如今，憑借觀測到的新數據，他們成功測算出了這七顆行星的密度。事實證明，這些行星的密度比他們之前所預期的更相似。

Trappist-1星系中的行星密度如此相似，意味著它們很有可能是由相同的物質以相似的比例組成的。參與這項研究的天體物理學家埃里克·安哥爾認為，與大多數類地行星一樣，Trappist-1星系中的行星很可能也都是由鐵、氧、鎂和硅等組成，但是它們和我們的地球有著顯著區別。這些行星的密度似乎比地球低8%，這表明組成它們的物質比例與組成地球的物質比例不同。

它們為什么密度比較低？

造成這種密度差異有兩種可能性。

一種可能性是，Trappist-1星系中各行星的表面可能被水覆蓋，從而降低了它們的總體密度。研究人員將行星內部模型與行星大氣模型相結合，對Trappist-1星系中的七顆行星的含水量進行了測算。他們表示，如果水能解釋這種密度差異，那么對于該星系的最外層四顆行星，水將占到它們總質量的5%，遠遠超過水占地球總質量的比例（水占地球總質量的比例是0.1%）。

不過，測算的結果令人失望，Trappist-1星系中內層的三顆行星很可能是無水的，外層的四顆行星含水量不超過1%。

另一種可能性是，這些行星所含的鐵比地球少，地球含鐵量為32%，而它們的含鐵量只有21%。這些行星中的鐵也有可能與氧結合形成了氧化鐵（我們通常稱之為“鐵銹”），而這些額外的氧降低了它們的密度。

火星之所以呈現銹紅色，就因為氧化鐵的存在。但氧化鐵幾乎只是存在于火星的表面，其核心就像太陽系的其他類地行星一樣，仍是由未氧化的鐵組成。如果說氧化鐵是這七顆系外行星密度較低的原因，那就意味著這七顆星球每一顆都整個“生銹”了，而且還缺乏固態的未氧化“鐵核”。

有吸引力的星系

對于天文學家而言，Trap-pist-1星系是令人著迷的，因為圍繞著這顆恒星，我們可以了解到在一個單一星系中巖石質行星的多樣性，可以回答有關系外行星的宜居性和宇宙其他地方生命存在的可能性等問題。

自2016年Trappist-1星系被發現以來，無論是用太空望遠鏡還是地面望遠鏡，天文學家對它進行了大量的觀測，僅是用美國宇航局噴氣推進實驗室運營的斯皮策太空望遠鏡，觀測時間就長達1000多小時。

夜空中到處都是行星，而在過去的30年里，科學家才得以真正開始揭開它們的神秘面紗。無論如何，科學家們總是“野心勃勃”，他們始終想知道，在我們的星球之外，是否存在著適合我們人類居住的家園。