除了考慮恒星距離液態(tài)水源的距離是否合適，想要找到一個(gè)適合人類居住的太陽(yáng)系之外的星球還有很多問(wèn)題。例如，這個(gè)行星像地球、火星或是金星一樣是巖石行星嗎？它也適用板塊構(gòu)造理論、也有磁場(chǎng)嗎？它也有大氣層嗎？
還有另一個(gè)重要問(wèn)題：世界是否正受到圍繞同一恒星運(yùn)行的其他系外在軌行星的不利影響？為了更好地理解這一問(wèn)題，天文學(xué)家們正在研究氣態(tài)巨星木星的巨大引力對(duì)地球運(yùn)行軌道的影響。
這一策略已經(jīng)在一部被天文學(xué)期刊認(rèn)可的新文獻(xiàn)上做了大致規(guī)劃，也已經(jīng)上傳到了arXiv上。
盡管太陽(yáng)系里的行星已經(jīng)相距很遙遠(yuǎn)了，但這也足夠靠近以影響互相的軌道，當(dāng)然是程度輕微地。
對(duì)于地球來(lái)說(shuō)，那意味著與木星和土星之間的相互作用會(huì)加長(zhǎng)它軌道的橢圓形，并且影響它的軸向傾斜，創(chuàng)造出冰川和間冰期氣候循環(huán)，也被稱為米蘭科維奇循環(huán)。
總的來(lái)說(shuō)，雖然出現(xiàn)冰河時(shí)期滅絕事件，但這并沒(méi)有阻止生命的繁榮發(fā)展。但是，如果木星的影響更加強(qiáng)烈，地球的軌道變得更加長(zhǎng)、更加偏離圓心呢？這對(duì)地球的宜居性來(lái)說(shuō)意味著什么？
“如果地球的軌道和太陽(yáng)系里水星的軌道一樣多變，那么地球就不會(huì)是宜居的，生命不會(huì)在這里發(fā)源?！?南昆士蘭大學(xué)的天文學(xué)家瓊蒂對(duì)科學(xué)警報(bào)如此解釋。
“水星的偏心率能夠高達(dá)0.45。如果地球的偏心率達(dá)到那么高，那么地球在最靠近太陽(yáng)時(shí)可以比金星更加靠近太陽(yáng)，也可以在最遠(yuǎn)點(diǎn)時(shí)和火星一樣遠(yuǎn)離太陽(yáng)?！?/p>
但木星能否產(chǎn)生如此巨大的變化還是個(gè)未知數(shù)，所以霍納和一支由同事組成的國(guó)際團(tuán)隊(duì)開(kāi)啟了一個(gè)項(xiàng)目來(lái)做研究。他們精心制作了太陽(yáng)系的仿真模型，讓木星旋轉(zhuǎn)，看會(huì)發(fā)生什么。
結(jié)果十分出人意料。團(tuán)隊(duì)發(fā)現(xiàn)他們的模型起作用了，他們能夠運(yùn)作系統(tǒng)模型來(lái)確定行星怎樣用引力相互影響、怎樣圍繞恒星運(yùn)轉(zhuǎn)，并且能夠根據(jù)我們對(duì)太陽(yáng)系之于米蘭科維奇周期影響的理解做出繪圖。
但它們也顯示出，事情會(huì)以多快的速度分崩離析。
“我們很快發(fā)現(xiàn)的是，事實(shí)上要使我們的太陽(yáng)系變得不穩(wěn)定十分容易?！被艏{告訴科學(xué)警報(bào)。
“在大約四分之三的模擬實(shí)驗(yàn)中，當(dāng)我們旋轉(zhuǎn)木星一圈，將它放置在一千萬(wàn)年之內(nèi)時(shí)，太陽(yáng)系崩壞了。行星開(kāi)始互相撞擊，脫離太陽(yáng)系。”
盡管那聽(tīng)上去有一點(diǎn)恐怖，但這結(jié)果并不是和太陽(yáng)系外行星研究準(zhǔn)確相關(guān)的，因?yàn)槿魏我粋€(gè)系外行星系統(tǒng)，當(dāng)它存在得久到可以被我們探測(cè)到，那么它極有可能是穩(wěn)定的。
事實(shí)上，我們對(duì)外星世界的探尋有一些好消息，在團(tuán)隊(duì)完成的剩下四分之一的仿真實(shí)驗(yàn)中，地球是非常正常、宜居的。
研究員說(shuō)這和稀土假說(shuō)是矛盾的，稀土假說(shuō)認(rèn)為使地球上出現(xiàn)生命的環(huán)境條件是獨(dú)一無(wú)二的，不可能在其他任何地方復(fù)制出這種環(huán)境條件。
“地球幾乎是處在中間地帶的強(qiáng)大存在，它不快也不慢，不大也不小，它確實(shí)很均衡?！被艏{說(shuō)。
“這表明，至少對(duì)于這種軌道影響、軌道擾動(dòng)，大多數(shù)在我們模擬的系統(tǒng)中位于地球軌道上的行星，也像地球一樣適合生命，即使從周期性（氣候）振蕩的角度來(lái)看不是更好的?！?/p>
這些觀測(cè)都很重要，因?yàn)檠芯康淖罱K目標(biāo)就是設(shè)計(jì)一個(gè)測(cè)試，來(lái)縮小值得長(zhǎng)遠(yuǎn)觀察的系外行星的范圍。
在未來(lái)的某個(gè)節(jié)點(diǎn)，我們的技術(shù)設(shè)備將足夠精密，能夠在可居住范圍內(nèi)探測(cè)到許多更小的、地球大小的系外行星。但由于望遠(yuǎn)鏡時(shí)間有限、需求量很大，我們需要找到其他能夠用來(lái)評(píng)估特定系外行星是否值得長(zhǎng)遠(yuǎn)研究的方法。
一種方法就是檢查圍繞同一顆恒星運(yùn)行的其他任何系外行星對(duì)潛在可居住性的影響。
“我們從來(lái)就沒(méi)打算找出一個(gè)只有一顆行星而沒(méi)有其他行星的行星系統(tǒng)?！被艏{解釋道。
這就是仿真實(shí)驗(yàn)發(fā)揮作用的地方，它們不止能幫忙確定系統(tǒng)的力學(xué)變化，還能確定長(zhǎng)時(shí)間內(nèi)有問(wèn)題的系外行星仍然保持宜居的可能性。
這一團(tuán)隊(duì)的工作得到大規(guī)模應(yīng)用之前還有一段時(shí)間。我們現(xiàn)在的器具設(shè)備還不夠強(qiáng)大，無(wú)法探測(cè)到涉及的系外行星。隨著更先進(jìn)的望遠(yuǎn)鏡飛向天空，這種情況將在未來(lái)10年得到改變。
那也意味著有更多工作需要處理。這一團(tuán)隊(duì)希望他們的工作意味著，當(dāng)宜居的系外行星探測(cè)大規(guī)模開(kāi)展時(shí)，行星天文學(xué)家可以通過(guò)模擬運(yùn)行到達(dá)地面。這是指，仿真實(shí)驗(yàn)需要接受調(diào)整，便于觀察當(dāng)你繞著其他太陽(yáng)系行星移動(dòng)時(shí)會(huì)發(fā)生什么，例如金星、火星、土星。
“我想那種程度的復(fù)雜性，將是我們要深入研究的?！被艏{說(shuō)。
“接下來(lái)，我們還將把這項(xiàng)工作與人們開(kāi)發(fā)的氣候模型聯(lián)系起來(lái)，看看能否將其轉(zhuǎn)化為完全可預(yù)測(cè)的氣候解決方案。”
“換句話說(shuō)，如果你知道了行星的軌跡，你能預(yù)測(cè)接下來(lái)氣候是如何多變而不只是預(yù)測(cè)軌道是如何多變嗎？這是將氣候科學(xué)和天文學(xué)以十分明智的方法結(jié)合到了一起?！?/p>
作者: MICHELLE STARR
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