自从知道了地球只是太阳的一颗行星之后,天文学家开始猜测,宇宙中其他的恒星应该也有自己的行星。这种猜测在1995年首次得到了证实,这一年里,天文学家在飞马座方向、距离我们大约51光年的位置上,发现了一颗围绕着恒星运行的行星——“飞马座51b”(51 Pegasi b)。
在接下来的日子里,随着观测水平的日益提升,又有更多的系外行星陆续被发现,迄今为止,天文学家已经发现了超过了5000颗的系外行星。
那么,在这么多的系外行星之中,有没有条件与地球相似的呢?
答案是肯定的,比如说在天鹅座方向,距离我们大约1800光年的位置上,就有一颗条件与地球很相似的系外行星,它也因此被称为地球的“孪生兄弟”,根据已知的观测数据可以推测出,那里很可能也像地球一样有山有水,可能也有生命存在。下面我们就来具体了解一下。
这颗系外行星被称为“开普勒-452b”(Kepler-452 b),观测数据表明,“开普勒-452b”是一颗与地球类似的岩石行星,但它比地球更大,其质量约为地球的5倍,半径约为地球的1.5倍,也就是说,它是一颗“超级地球”。
如果只是从质量和半径来看,将“开普勒-452b”称为地球的“孪生兄弟”就不太合适,毕竟在已知的系外行星中,还有质量和半径比它更接近地球的,实际上,它之所以有这个称号,其实还有另外两个重要的原因。
第一个原因就是“开普勒-452b”的主恒星与太阳非常相似。它的主恒星被称为“开普勒-452”(Kepler-452),是一颗与太阳非常相似的黄矮星,这颗恒星与太阳的光谱类型都是G2V,并且其质量和半径都与太阳很接近,分别约为太阳的1.037倍和太阳的1.11倍,除此之外,这颗恒星的表面温度也与太阳差不多,大约为5757K,只比太阳略微低了一点。
第二个原因则是“开普勒-452b”与主恒星的距离。我们知道,“天文单位”是天文学中常用的一种距离单位,其数值其实就是地球与太阳的平均距离(约为1.5亿公里),那“开普勒-452b”与主恒星的平均距离有多远呢?答案就是:大约1.04个天文单位。
可以看到,这个距离只比地球与太阳的平均距离略微远了一点,在这样的情况下,“开普勒-452b”围绕主恒星公转的周期就比地球长了一点,大概是385个地球日,以我们地球人的时间观念来讲,“开普勒-452b”上的一年就是385天。
也正因为如此,“开普勒-452b”才被称为地球的“孪生兄弟”,毕竟在已知的系外行星之中,再也找不到第二颗“主恒星类型”以及“与主恒星的距离”这两个条件都与地球如此相似的岩石行星。
天文学家普遍认为,即使按最保守的估计,“开普勒-452b”都应该位于其主恒星的“宜居带”之中。简而言之,所谓“宜居带”,就是指距离离主恒星既不太远、也不太近的一个距离范围,运行这个范围内的岩石行星,其表面温度可以允许水以液态的形式大量存在。
所以我们不难想象出,“开普勒-452b”很可能也像地球一样有山有水,甚至还可能存在大片的海洋,而在这样的自然环境中,可能也会有生命存在。
值得一提的是,作为“开普勒-452b”的主恒星,“开普勒-452”比太阳更加古老,它已经存在大约65亿年,而根据行星演化模型的推演,在“开普勒-452”形成5亿年之后,“开普勒-452b”就一直运行在其“宜居带”范围之内。
也就是说,“开普勒-452b”已经在其主恒星的“宜居带”之内运行了大约60亿年的时间,而这也就意味着,如果那里真的存在生命,那它们的演化时间就可能比地球上的生命更加充足,毕竟地球的“年龄”只有45.5亿年,在这种情况下,我们甚至还不能排除这颗星球上已经演化出智慧生物的可能,就像地球上演化出人类一样。
但需要指出的是,如果“开普勒-452b”上真的有智慧生物,那他们的体型就应该与我们人类存在着很大的差异,为什么呢?因为这颗星球的表面重力比地球大得多。
一个星球表面的重力加速度(g),可用一个简单的公式“g = MG/r^2”来进行计算,其中M、G、R分别代表星球的质量、引力常数和星球的半径,已知“开普勒-452b”的质量约为地球的5倍,半径约为地球的1.5倍,据此我们就可以简单计算出,“开普勒-452b”表面的重力加速度,大约是地球的2.22倍。
所以一个合理的猜测就是,在这种重力环境下生活的智慧生物,其体型就可能比生活在地球上的我们要矮小得多。
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