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科学家发现大气层里含有硅的新行星

http://www.sina.com.cn 2007年03月12日 11:40 北京科技报

  新观测到的行星大气层里含有硅,这与太阳系所有行星的大气都不一样

  -文/本报记者 孙燕燕

  寻找太阳系外的行星、进一步了解宇宙,一直是各国天文学家努力的目标。近日,3支科研队伍得出了一个惊人结论。根据美国国家航空航天局(NASA)斯皮策太空望远镜搜集到的资料,他们发现:两颗体积与木星相仿的行星大气中没有气态水存在的证据。这不仅严重背离了科学家此前的推断,也很可能对天文学基本假设提出重大质疑。

  NASA发现两颗太阳系外的行星,其中一颗的大气体有硅酸盐颗粒

  这两颗远在太阳系之外的行星,一颗位于狐狸座(HD189733b号行星),距离地球约62光年,公转周期为2.2个地球日。而另一颗位于天马座(HD209458b号行星),距离地球约153光年,公转周期为3.5个地球日。

  美国国家航空航天局利用红外区光线

光谱分析技术找到了它们。这两颗行星距离各自的恒星都很近。

  它们的图像资料由斯皮策太空望远镜传回到科学家们手中。这些资料也是迄今为止人们得到的对它们最清晰的拍照。资料显示,它们与太阳系的木星类似,体形巨大,外层被厚厚的气体所包裹。科学家们在包裹其中一颗行星的气体中发现了很小的、像沙粒一样的硅酸盐颗粒,这意味着包裹这颗行星的气体与太阳系所有行星外层的气体组成都不一样,它是一层厚厚的、充满灰尘的气层。

  研究发现,两颗行星的大气中没有水分子痕迹,违背天文学基本假设

  理论学家一直认为,在有大气的行星上,气态或液态水是行星大气中必然存在的成分,因为它们主要由大量氢元素和少量氧元素构成,而这两种元素是水分子的组成成分。

  由于这两颗行星的恒星存在大量氢、氧元素,因此科学家一度推测,在包裹着这两颗行星的大气中存在气态水。奇怪的是,加州理工大学科学家、NASA斯皮策科学中心研究员卡尔·格雷梅尔领导研究小组对这两颗行星进行了分析,却没有能够找到水分子存在的痕迹。这份研究报告将发表在《自然》杂志和《天体物理学杂志通讯》上。

  专家解释,“以地球模式为中心”探索地球外的生命具有局限性

  如果新发现的两颗行星上真的没有水存在,那又应该做何解释?有科学家指出,以往我们在寻求地球外生命的过程中奉行顺水追寻的金科玉律。行星大气无水的发现让人警醒,科学家显然需要做更多工作。通过本次外星观测,应该摒弃外星探测中以地球模式为中心的研究方式。科学院紫金山天文台研究员王思潮告诉记者,“以地球模式为中心”是与人类自身环境比较。地球是一个有机体星球,有机物以碳、氢、氧这几个元素组成,尤其是以碳元素为多,那么探索外行星就以地球上的有机物组成模式来进行研究。“目前很多人探索外星球的生命便完全依照地球的生命模式。”

  王思潮说,这种模式有一定的局限性。虽然说液态的水比起固态和气态更适合在生命体中运送养料,但是地球生命是在地球的环境中诞生的,也只适用这种模式。而元素周期表中炭后面就是硅,因此在别的行星上也有可能会出现与硅有关的生命体,这也是目前一部分学者正在研究的内容。“因此,此次在这两个行星的大气中发现了硅,同样具有很大的意义。”

  王思潮同时指出,尽管水是普遍存在的,但是理论学家认为气态或液态水是行星大气中必然存在的成分,是因为他们有时没有结合行星的实际情况,毕竟每个行星的情况不同。

  两颗行星是否确实为无水行星尚需进一步探测

  “但是目前还只是初步推测这两颗行星是无水行星,是否真正没有水的存在还要做进一步的探测。”王思潮说。

  他以同样是气体星球的木星为例解释说,木星大气主要是氢和氦组成的,现在探测到的木星大气里水的成分非常少,只占百万分之一。但是木星距离地球比较近,看得也比较清楚。如果新行星上大气中水的丰度与木星类似的话,现在还很难探测到。

  专家释疑

  因距离遥远加大观测难度

  在这两颗行星的大气中,除了没有找到水分子存在的痕迹之外,研究人员原本预计可以发现的甲烷和二氧化碳事实上也没有发现。

  中国科学院紫金山天文台研究员王思潮告诉记者,在宇宙中由于行星之间相距很远,动辄几十光年几百光年,如此远的距离造成了观测上的难度。在这两个新观测到的行星的大气层里,虽然没有发现甲烷和二氧化碳,但在宇宙中能探测到硅这种成分的存在已经很不容易。

  知识快递

  多种方法观测行星

  到目前为止,科学家已经发现和确定了210余颗太阳系外行星。很多人都认为,由于行星并不像恒星那样可以发光,因此我们很难观测到。

  王思潮告诉记者,目前探测行星主要采用可见光探测、微波探测、毫米波探测等等方法。如果我们在外星系看太阳系,那么看到的只有太阳。由于与地球、木星等行星距离太远、太阳光太强等原因,因此很难发现这些行星。

  举一个例子,如果太阳是一个穿着非常明亮和艳丽的“大胖子”,那么地球就是一个正在与它跳舞的“小姑娘”。但是这个“小姑娘”穿了一件非常不明显的衣服,甚至是隐身衣。因此,我们在很远的地方就根本看不到“小姑娘”的舞姿。

  同样的道理,我们在地外星系观察太阳系的时候,根据“大胖子”的舞姿可以推断出它正在和一个小姑娘跳舞,或者是根据“大胖子”身体的一部分被遮挡等现象来推断“小姑娘”———地球的存在。

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