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啥是「超級地球」?比地球大1倍溫暖還有水,會適合人類居住嗎?
2023/09/04

地球會是人類唯一能夠居住的星球嗎?

如今地球環境每況愈下,人們在擔心地球還能撐多久的情況下,也在迫切得尋找宇宙中另一個「備用地球」,也被稱為「 超級地球」。

人類一直在尋找超級地球

超級地球

早前科學家曾表示一般情況下,質量是「超級地球」的唯一衡量標準。質量在地球質量1-10倍之間的星體都可以被稱為「超級地球」。

不過也有部分學者認為,既然是「超級地球」,就應該有和地球相似的地方,比如 地表是固態的或者有大氣層存在。

超級地球跟地球應該存在一定的相似性

通常「超級地球」距離地球都比較遠,動輒幾十光年。也正因如此,僅憑普通的天文望遠鏡人類無法觀測到它,只有通過光譜分析然后再測算,才能確定在距離地球的某個地方有「超級地球」的存在。

目前人類已經發現了上千顆「超級地球」,但是在這些「超級地球」中僅有極個別有液態水存在,這其中就包括我們今天要講到的 K2-18b小行星

K2-18b的水源和溫度

K2-18b小行星在距離地球約124光年的地方,這顆行星的體積是地球的2倍,質量卻大約是地球質量的8倍。

K2-18b小行星的質量是地球質量的8倍

之所以這顆行星被命名為K2-18b,是因為它是天文學家在K2任務中發現的第18顆小行星。

2015年時,美國天文學家用 開普勒太空望遠鏡發現了這顆行星的存在,之后便引起了科學界的軒然大波。

觀測后科學家們發現,K2-18b小行星圍繞K2-18紅矮星運行,且它在紅矮星的可居住區內。

不僅如此, K2-18b小行星運行周期大約是33天,這就說明地球上一個月基本上就是K2-18b上的一年。

K2-18b小行星運行周期大約是33天

本身滿足這些條件就已經讓科學家們很興奮了,但是最讓大家為之瘋狂的是, 科研人員還在K2-18b小行星的大氣層中檢測到了水蒸氣。

這就說明在這顆小行星上很有可能會有液態水,而海洋又是生命的起源。如此一來,在K2-18b小行星上發現地外生物的機率極大。

為了驗證K2-18b小行星上是不是真的有水源,倫敦大學學院和蒙特利爾大學的相關科研人員專門用哈勃望遠鏡來進一步觀測了K2-18b小行星。

他們通過研究光譜發現, K2-18b小行星的大氣層中有一個區域彌漫著水蒸氣,濃度最高能達到50%,最低大約在0.01%。

K2-18b小行星大氣層含水量在0.01%到50%左右

但是即使K2-18b小行星大氣層水蒸氣最低濃度在0.01%,這對科學家來說也是一個好消息。

不談它含水量多不多,起碼這個結果意味著人類終于在可居住區發現了「超級地球」,要知道在之前,科學家們也發現了許多有水源的星球,如 XO-1b、WASP-17b等等,只是它們大多在不可居住區。

盡管科學家們一再強調,并不是有水源就代表這個星球適合人類居住,或許這個星球會缺少人類每天的必需品——氧氣,又或許這個星球固態地表太少不夠人類生活呢。盡管如此,仍有許多人把K2-18b視作最有希望成為第二個地球的小行星。

依舊有很多人對K2-18B充滿期望

水源問題解決了,那K2-18b小行星的溫度大概在多少攝氏度呢?會不會像金星一樣直接飆到快500攝氏度,亦或是像火星一樣低至零下60多度呢?

其實不然,這顆小行星十分溫暖,看上去似乎很適合人類居住。

K2-18b小行星上的溫度其實是適宜的

但是其實 K2-18b小行星本身是沒有溫度的,因為它自身不會產生熱量。而我們之所以能測出它有適宜的溫度,是因為它的大哥K2-18紅矮星有溫度,并且會傳遞給K2-18b小行星。

換句話說,K2-18b的熱量都是來自于輻射。通常科學家們計算行星溫度都會用 普朗克黑體輻射定律,這個定律提出相同面積內輻射功率和溫度的四次方成正比,有一個固定的比值。

普朗克黑體輻射定律能夠計算出行星的溫度

這就意味著,只要我們能測出輻射強度,就可以用這個公式計算出K2-18b小行星的溫度。

通過計算科學家們得出,K2-18b小行星表面的平衡溫度應該與地球大差不差, 在47攝氏度-零下73攝氏度之間。這就是說如果只關注溫度,K2-18b小行星是一個很適合人類居住的星球。

K2-18b適合人類居住嗎?

要說這K2-18b小行星又有水源,溫度又適宜。這是不是就代表著人類只要研發出速度夠快的飛行器,就能搬到上面生活呢?

人類如果能夠研發出速度夠快的飛行器,就能去到K2-18b上生活嗎?

肯定不是這樣的,就比如我們上文提到K2-18b小行星上很溫暖。根據普朗克黑體輻射定律,我們不難得出 這顆小行星上輻射很強的結論。

尤其是K2-18b圍繞的紅矮星自身溫度本來就比較低,散發的熱量要比太陽弱的多。K2-18b要想保持合適的溫度,就需要保持在和K2-18距離較近的地方。

K2-18b要想有合適的溫度,需和K2-18保持較近距離

結果顯而易見,離紅矮星越近,收到的輻射也就越多。到時候就算人類真的抵達K2-18b小行星,也可能因為強烈的輻射而喪命。

除了輻射可能會很強,K2-18b上的生活可能也不是人類想要的生活。有研究表明,K2-18b小行星已經被潮汐鎖定了,這就表明這顆小行星的一面永遠都是白天,另一面則是無窮無盡的黑夜。

假設有一天人類真的抵達K2-18b小行星生活,難道要用自己的雙腿控制白天黑夜嗎?想睡覺了去背光面,要工作了去迎光面,這聽起來就很不現實。

潮汐鎖定會讓行星一面永遠有光,一面永遠陰暗

而且,如果說K2-18b小行星一直都被主序星潮汐鎖定,或許它背對的一面溫度會特別低,而另一面則有可能像烤爐一樣。從這點來看, K2-18b小行星也不適宜人類移居

除此之外,目前人類對K2-18b小行星的所有了解都是推測得來的,這顆小行星的實際具體情況我們尚未得知。

萬一K2-18b上遍布有毒氣體呢?又萬一K2-18b地質活動頻繁,根本沒辦法住人呢?

為此我們不難看出,按照現在的科學研究成果推測,K2-18b小行星并不適合人類居住,即使沒有輻射不在意白天黑夜,也有可能會有其他的突發狀況。

目前的研究成果顯示K2-18b小行星并不適合人類居住

假設它適合人類居住,但是到現在我們也沒有搬到它上面生活的條件。首先就是目前我們的航天器飛行速度都過慢,要想抵達一百多光年的星體,可能人未到身先死了。

還有就是到現在我們都還沒有沖出太陽系,又何談移民到太陽系外的星球上呢?

人類至今仍沒有沖出太陽系

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