太阳附近最近恒星周围发现行星迹象

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地球可能有一颗类似的行星围绕着隔壁的恒星运行。一颗质量至少是地球 1.3 倍的行星似乎围绕着距离太阳最近的恒星运行：比邻星，一颗距离太阳约 4.2 光年的暗红色球体。

这颗行星被称为 Proxima b，与恒星距离很近，仅需 11.2 天即可完成一次公转。尽管距离恒星很近（仅为地球到太阳距离的 5%），但 Proxima b 可能适宜居住。伦敦玛丽女王大学天文学家 Guillem Anglada-Escudé 和同事在 8 月 25 日的报告中自然。这使得 Proxima b 成为我们太阳系外已知的可能存在生命的最近的星球。

“这是一次令人难以置信的发现——几乎是一份礼物，”马萨诸塞州剑桥市哈佛-史密森天体物理中心的天文学家戴维·基平 (David Kipping) 说。有了 Proxima b，研究人员现在可能拥有最好的机会来描述另一个太阳系中类似地球的星球的大气层，并探索银河系其他地区存在生命的迹象。

比邻星位于南半人马座，是一颗矮星。其表面温度比太阳低 2,800 摄氏度，因此比邻星发出微弱的红光。这颗恒星的尺寸与木星的距离比与太阳的距离更近，尽管比邻星距离地球相对较近，但肉眼无法看到它——直到 1915 年才被发现。比邻星是半人马座三星系统的一部分，目前尚不清楚它是否与其更明亮的伴星有引力联系（需要数十万年才能绕两颗伴星公转一圈），还是只是路过。

半人马座星系并非第一次出现系外行星。2012 年，天文学家报告称自然半人马座 B 星上有一颗行星，质量与地球相当，但温度过高，不适合居住（SN：11/3/12，第 5 页)。其他研究人员对此持怀疑态度；2015 年的一份报告英国皇家天文学会月刊， 例如，没有发现行星存在的证据. Proxima b 的存在理由似乎更为充分。

Anglada-Escudé 和同事们通过观察比邻星速度的微小摆动（这是该行星受到引力牵引的迹象）找到了目标。2016 年初，他们利用位于智利的两台望远镜（欧洲南方天文台的3.6米和很大望远镜——证实了早先对行星的猜测。

“目前还不清楚这颗行星是否与地球相似，”安格拉达-埃斯库德说。人们对比邻星 b 知之甚少，比如它的大小或大气层。甚至它的质量也只是一个最低估计。由于不知道这颗行星的轨道相对于我们的倾斜度，研究人员只能说比邻星 b 不会比 1.3 个地球轻——它可能比地球更重，与海王星的相似之处也更多。

加州理工学院的行星科学家 Heather Knutson 说，尽管它只距离我们一颗恒星，“我们可能还需要等待很长时间才能了解有关该行星的更多信息”。

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克努森表示，最好的办法是希望从地球上看，这颗行星会从比邻星前面经过，让星光穿过行星的大气层。大气中的分子会通过吸收特定波长的光来暴露它们的存在。氧气、甲烷和二氧化碳等物质被广泛认为是生命的化学标记。

如果这颗行星确实穿过恒星前方，NASA詹姆斯韦伯太空望远镜美国宇航局戈达德太空飞行中心（位于马里兰州格林贝尔特）的天体物理学家马克·克兰平表示，定于 2018 年底发射的这颗小行星应该能够描述其大气层。这项任务需要数百小时的望远镜观测时间。“这将是一次极具挑战性的观测，但并非不可能，”他说。

科学家还可以通过测量行星阻挡的光线量来估计行星的大小。大小与质量相结合可以让研究人员确定 Proxima b 的密度，并确定行星是像木星一样蓬松还是像地球一样由岩石组成。

基平已经与加拿大MOST 卫星，寻找由于行星部分遮挡太阳而导致的周期性亮度下降。然而，行星与恒星正好排成一线的概率只有 1.5%。如果行星确实排成一线，比邻星的亮度固有变化将使行星亮度的任何下降都难以探测到。

如果没有偶然的对齐，“事情就会变得困难得多”，克努森说。天文学家将不得不依靠来自行星的光——要么是固有的红外光，要么是太阳反射的可见光。詹姆斯·韦伯可能几乎无法感知来自 Proxima b 的红外光，但其他天文台可能还需要十年或更长时间才能应对这一挑战（SN：4/30/16，第 32 页）。即便如此，也没有保证。“如果不向那里发射探测器，就很难描述这颗行星的特征，”基平说。

突破摄星俄罗斯企业家尤里·米尔纳 (Yuri Milner) 资助的集团希望实现这一目标。今年 4 月，该集团宣布了一项计划投入 1 亿美元开发技术，将一支纳米飞船舰队（重量仅为几克的机器人探测器）送往半人马座，用地球上的 100 千兆瓦激光器推动它们前进。这支舰队将加速到光速的大约 20%，在发射后约 20 年抵达半人马座。相比之下，有史以来最快的离开地球的航天器——前往冥王星的新视野号任务——需要大约 90,000 年才能完成旅程，目前的速度约为每小时 52,000 公里。

“这一发现可能会为该项目注入活力，”哈佛大学天体物理学家、突破计划顾问委员会主席阿维·洛布 (Avi Loeb) 表示。“配备照相机和各种滤镜的航天器可以拍摄该行星的彩色图像，并推断它是绿色（蕴藏着我们所知的生命）、蓝色（表面有海洋）还是棕色（干燥的岩石）。”

如果 Proxima b 上有任何生命存在，那么它可能与地球上的任何生命都截然不同。进行光合作用的生物必须面对一颗微弱、温度较低、主要发出红外光的恒星。Proxima Centauri 还以强烈的耀斑而闻名，耀斑会用紫外线和 X 射线冲击任何绕行行星。康奈尔大学天体物理学家 Lisa Kaltenegger 说：“这样的行星上的条件对生命来说非常有趣。”

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在如此陌生的环境中，生命可能会以不同寻常的方式显示其存在。卡尔滕内格格和康奈尔大学天文学家杰克·奥马利-詹姆斯建议寻找生物荧光，即恒星耀斑后由紫外线触发的生物发光。Proxima b 上的生物可能进化出生物荧光作为保护，吸收有害的紫外线辐射并将其转化为更可接受的可见光——这种闪烁可能可以用地球上的望远镜探测到。“我们能发现光亮的想法似乎直接来自[科幻]小说，”卡尔滕内格格说，他的提案于 8 月 24 日在 arXiv.org 上发布。

这是假设任何生命都能在行星上生存。基平说，如果地球与比邻星 b 处于同一轨道，地球每年将失去保护性臭氧层三次。“这有点糟糕，”他说。这种速度没有给大气层恢复的时间，“但也不至于太严重，”他补充道。强大的行星磁场或稠密的大气层可能能够承受这种打击。如果生命在地下或水下避难——或者不受缺氧的影响——它可能仍能生存下来。

无论 Proxima b 上是否有生物爬行，这颗行星的发现“都可能为寻找其他附近行星注入新的活力”，SETI 研究所的天文学家、威斯康星州麦迪逊市的玛格丽特·特恩布尔 (Margaret Turnbull) 说。大多数系外行星距离我们数百至数千光年。但对于可能聚集在离我们最近的恒星周围的行星家族，我们知之甚少。“我很想看到星际旅行，”特恩布尔说。“为了真正激发这种努力，我们需要像这样有趣的目的地。”