我們的銀河可能充滿了可居住的系外衛星!
我們的太陽系中有八顆行星(對不起冥王星),但這些行星總共擁有超過175顆衛星,其中一兩顆甚至可能擁有生命。事實上,根據一項新的研究,根據我們在這裡觀察到的情況,我們的銀河系可能會爆裂出系外衛星,其中相當一部分可能能夠促進生命。
利用開普勒太空望遠鏡收集的資料,來自加州大學河濱分校和南昆士蘭大學的研究人員已經確定了121顆可能擁有可居住系外衛星的巨型系外行星。在這項研究中沒有發現實際的系外衛星,但這些系外行星很有可能半徑是地球的三倍,它們都有天然衛星。由於這121顆行星位於其恆星系統的宜居帶內,其中一些系外衛星甚至可能具有生命所需的條件。由羅伯特·威滕邁爾(Robert Wittenmyer)領導的這項新研究的作者表示,他們的工作應該激勵其他天文學家開發新的方法來檢測遙遠衛星大氣中的生物特徵和其他生命跡象。這項工作現在發表在天體物理學雜誌上。
迄今為止,美國宇航局的開普勒太空望遠鏡已被用於探測數千顆系外行星,其中一小部分是岩石狀的類地球行星,停放在恆星系統的宜居帶內 - 行星可以在地表容納液態水的特殊區域。永續性液態水的存在很重要,因為它被認為是生命的關鍵先決條件。開普勒任務的一個主要目標是弄清楚岩石行星在其主星的宜居帶內居住的速率。但正如這項新研究所指出的那樣,開普勒還可以告訴我們巨型行星出現在這些區域內的速度。
利用開普勒資料,研究人員估計了宜居帶中巨型行星(即半徑比地球大三倍的行星)的頻率。他們的資料顯示,大約6%到12%的恆星在其可居住區內有巨型行星。假設這些系外行星中的每顆都至少有一顆衛星,他們估計任務檢測到的大約121顆巨型行星可能擁有一顆潛在的宜居衛星。這是保守的 - 實際數字可能要高得多。
"目前有175顆已知的衛星圍繞太陽系內的8顆行星執行,其中大部分都圍繞著我們系統中最大的兩顆行星執行,木星擁有69顆已知衛星,土星擁有62顆已知衛星,"作者在研究中寫道。"太陽系中大量的衛星,特別是圍繞木星行星執行的大量衛星,表明衛星繞巨型系外行星執行的可能性很高。
當我們抬頭看自己的月亮時,我們看到一個完全沒有生命、無菌的球體。但對於一些系外衛星來說,情況可能會明顯不同,特別是如果它們處於類似於木星或土星的氣態巨行星的軌道上。它們代表了有趣的生命候選者,但與地球人對太陽能的依賴不同,這些系外衛星的居民可以使用從其宿主行星湧出的輻射。事實上,系外衛星甚至可能提供比地球更好的環境來維持生命。
"系外衛星有可能成為......'超級宜居',因為它們為潛在的生物圈提供了多種能源,而不僅僅是依賴像地球這樣的恆星提供的能量,"作者在研究中寫道。"超級宜居系外衛星的生物圈可以從其附近巨行星的反射光和發射的熱量中接收能量,甚至可以透過潮汐力從巨行星的引力場中獲取能量。因此,系外衛星應該期望有一個更穩定,更長的時期,其中接收的能量可以保持宜居的溫帶表面條件,以使生命形成和茁壯成長。
另一方面,波多黎各大學阿雷西博分校(University of Puerto Rico at Arecibo)的行星天體生物學家、NASA MIRS研究員阿貝爾·門德斯(Abel Méndez)表示,我們應該謹慎對待將可居住性歸因於遙遠的衛星。
"根據經驗,衛星預計比它們的宿主行星小得多(例如地球和冥王星除外),因此太小而無法容納大氣層,"門德斯告訴Gizmodo。"因此,一般來說,只有那些超過1000地球質量(大約超過10個地球半徑)的巨型行星才能擁有一顆火星大小的衛星,因此足夠大,可以在可居住區擁有密集的大氣層。
門德斯在行星可居住性實驗室託管的可居住系外行星目錄中考慮了所有這些因素。他的團隊估計,到目前為止,在所有已確認的系外行星中 - 不僅僅是開普勒發現的那些 - 在宜居帶中只有40顆巨大的行星足夠大,可以容納一個火星大小或更大的衛星,可能是潛在的宜居衛星。
儘管如此,它表明系外衛星已經成熟,可以進一步研究。
"現在我們已經建立了一個已知巨行星在其恆星可居住區內的資料庫,將對容納潛在系外衛星的最佳候選者進行觀測,以幫助完善預期的系外衛星特性,"該研究的共同作者,南昆士蘭大學的本科生Michelle Hill在一份宣告中說。"我們的後續研究將有助於為未來的望遠鏡設計提供資訊,以便我們能夠探測這些衛星,研究它們的性質,並尋找生命跡象。
毫無疑問,未來的挑戰將是雙重的:探測這些巨大世界周圍的實際系外衛星,然後掃描潛在的生物特徵。可能的方法包括直接成像(但使用更強大的望遠鏡),光譜基質測量(一些系外衛星在某些波長下會比其主行星更亮)和微透鏡(天體的引力相互作用會稍微扭曲入射光)。我們還應該向土衛二和木衛二傳送機器人任務,這兩顆衛星在我們自己的太陽系中很可能是可居住的衛星。