我已經記不清有多少次讀到「第一顆類地系外行星」被發現了。 與近2,000 顆系外行星迄今為止發現,難怪它們中的許多在某種程度上與我們的星球相似。 但哪些系外行星與地球夠相似,實際上適合居住?
許多關於系外行星宜居性的說法都被嚴重誇大了。 系外行星GJ1132b剛剛宣布地球計劃,「可以說是太陽系外迄今為止發現的最重要的行星」。 雖然它是迄今為止發現的最近的系外行星之一,但它與地球並不相似——它靠近其主恆星,表面溫度高達數百攝氏度。 相似地,價格 Cet b和開普勒186f兩者都被吹捧為地球雙胞胎,但還有其他更像地球的系外行星。
估計行星宜居程度的好方法地球相似度指數(ESI)。 這個數字是根據系外行星的半徑、密度、表面溫度和逃逸速度計算出來的,逃逸速度是脫離行星表面所需的最小速度。 對於許多系外行星,我們沒有所有這些測量結果,因此其中一些必須根據最佳可用資訊進行估計。
ESI 的範圍從 0 到 1,ESI 高於 0.8 的任何物體都可以被視為「類地球」。 在我們的太陽系中,得分 0.64(與開普勒 186f 相同)值為 0.78(與鯨魚座 Tau e 相同)。
根據 ESI 值,以下是孿生地球的五個最佳候選者。
1.開普勒438b
開普勒438b(ESI=0.88) 是已知系外行星中 ESI 最高的。 2015 年在一顆紅矮星周圍被發現,它比太陽小得多,溫度也低,它的半徑只比地球大 12%。 它每 35 天繞恆星運行一次,距離地球 470 光年,並且位於其宜居帶,恆星周圍的區域對於繞軌道運行的行星來說既不太熱也不太冷,無法在表面支撐液態水。
與克卜勒在微弱恆星周圍的其他發現一樣,這顆行星的質量尚未測量,但如果其成分是岩石,則其質量可能僅為地球表面溫度在0°C 至60°C 之間的1.4 倍。 然而,ESI 並不是對行星的類地性質進行分類的萬無一失的方法。 它有最近被發現克卜勒 438b 的主星定期發出強大的輻射耀斑,這可能會使這顆行星最終無法居住。
2. 格利澤 667Cc
格利澤 667Cc(ESI=0.85) 於 2011 年被發現,繞著一顆紅矮星運行Gliese 667 三星系統,僅24光年遠。 它被發現是由徑向速度法,這是恆星響應行星引力時所做的微小運動的度量。 據估計,這顆行星的質量是地球的 3.8 倍,但我們不知道它的大小。 這是因為行星不會從恆星前面經過,這將使我們能夠測量行星的半徑。 它的軌道周期為 28 天,位於這顆涼爽恆星的宜居帶內,表面溫度可能約為 5°C。
3.開普勒442b
開普勒442b(ESI=0.84) 是一顆 2015 年發現的地球大小 1.3 倍的行星。 它的軌道周期為 112 天,位於恆星的宜居帶內,但表面溫度可能低至 -40°C。 然而,相較之下,冬季火星兩極附近的溫度可達-125°C。 再次強調,這顆系外行星的質量尚不清楚,但如果它有岩石成分,它的質量可能只有地球的 2.3 倍。
4. 克卜勒 62e 和 62f
這兩顆行星(ESI=0.83 和 0.67)是在 2013 年用開普勒望遠鏡發現的,該望遠鏡發現它們的凌日位於主星的前面。 這顆恆星距離我們約 1,200 光年,溫度比太陽低。 行星半徑分別是地球的1.6倍和1.4倍,它們的軌道週期分別為122天和267天,這意味著它們都位於恆星的宜居帶內。 與許多其他發現的行星一樣開普勒,它們的質量尚未測量,但估計每種情況下都超過地球質量的 30 倍。 每個行星的溫度都可能允許液態水存在於其表面,這取決於它們的大氣成分。
5.開普勒452b
開普勒452b(ESI=0.83)於 2015 年被發現,是第一顆在類似太陽的恆星宜居帶內運行的潛在類地行星。 這顆行星的半徑是地球的1.6倍,繞著恆星運行一週需要385天,距離我們1,400光年。 由於克卜勒 452b 的引力作用導致這顆恆星太微弱,無法測量其運動,因此該行星的質量未知。 然而,據預測它至少是地球的五倍,並且地球表面溫度估計在 -20°C 至 +10°C 之間。
正如我們所看到的,即使是這些行星中最像地球的一顆,也可能由於其恆星的活動而無法支持生命,而恆星的活動可能與我們的太陽非常不同。 其他的尺寸或溫度則稍偏極端。 但考慮到系外行星的發現速度,我們在未來十年內探測到一顆真正與地球質量和大小相同、且圍繞著類太陽恆星運行類似軌道的行星也並非不可能。 如果沒有的話,歐空局柏拉圖定於 2024 年發射的太空船肯定會有很好的機會。