
Kepler-22b 的艺术想象图,被认为是迄今为止我们发现的最像地球的行星之一。
图片来源:NASA/Ames/JPL-Caltech
已发现数以千计的行星围绕其他恒星运行,但只有少数被称为类地行星。这些世界都与我们的家园星球不完全匹配,这就提出了一个问题:一颗行星必须有多相似才能被称为类地行星?另外,我们怎样才能知道呢?谁能决定呢?
正如卡尔·萨根指出的那样,地球的特殊之处在于它是我们的家园,在此基础上,没有其他行星可能像地球一样,至少在我们殖民它之前是这样。适合殖民可能符合条件,但我们距离确定这一点还有很长的路要走。还有激烈的辩论关于在火星上生活有多么实际,我们已经派了火星车去那里——我们还远远无法做出判断比邻星b,更不用说更遥远的世界了。
因此,如果我们要把任何新发现的行星称为地球,它就必须具有我们可以测量的物理特性。然而,即使在这里,也没有一致的标准。
我们发现的大多数行星都是气态巨行星,仅仅是因为更大的世界更容易找到。与木星规模的氢和氦质量相比,任何坚固到足以支撑宇航员靴子的岩石世界都可以被认为是类地行星。事实上,当开普勒太空船首次发现质量和体积主要由固体物质组成的行星时,其名称是发出相当自由。
现在我们已经开始对数百个已知的岩石世界进行分类。有超级地球例如,有时定义为 2 到 10 个地球质量。较小的世界经常被与我们系统中的行星进行比较,例如水星或火星,而不是地球,尽管我们的能力限制使我们无法找到太多在这些尺寸范围内的物体。
因此,定义类地世界的一种方法是质量比金星更接近地球且小于地球质量两倍的物体。如果你想让一个新发现听起来令人兴奋,那么将这个范围内的任何行星都归入这一类别听起来不错。毕竟,国际天文学联合会还没有时间提供定义,所以你最喜欢的系外行星还没有得到一个定义类似冥王星降职。
尽管如此,称一颗行星足够热还有些牵强。雨铁“像地球一样”。一旦我们开始在恒星系统边缘的严寒中探测行星,情况也会如此。
因此,对于一颗类似地球的行星来说,它需要适度的温度和适中的质量,但对于距离有多近并没有规定。如果一颗大小合适的行星的平均温度与上一个冰河时期的地球相匹配,那么很少有人会质疑它与地球相似,但目前允许冷多少则取决于个人意见。越多我们发现的候选人,边界往往越窄。
即使重力和温度合适,也不能保证行星会有家的感觉。理想情况下,当然,我们希望它有生命,但遗憾的是,我们似乎有一个公平的路要走在我们判断是否是这样之前。行星的一个特征肯定会有所帮助,有时我们也有能力确定,那就是大气层。
富含氧气的大气层确实会让行星变得有吸引力,但几乎可以肯定需要存在丰富的生命。即使没有足够的氧气可供呼吸,浓稠的其他气体大气层也将有助于使世界变得熟悉,例如允许海洋的存在。
目前,我们不知道我们发现的大多数岩石行星是否有大气层。詹姆斯韦伯太空望远镜已经排除了地球上存在大气层的可能性,至少是厚层大气层的可能性。特拉普斯特-1b和1c,因此这些世界虽然与地球大小相同,但可能不值得被称为类地行星。然而,该系统中距离较远的成员,尤其是 TRAPPIST-1e,仍然是个谜。在我们知道之前,所有那些可能拥有丰富大气层的行星都可能被称为类地行星——从怀疑角度看它们是公平的,而且这样更有趣。
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