首颗适合居住的类地行星？“开普勒－22b (1/2)

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    近日，参与nasa开普勒任务的科学家宣布，通过开普勒望远镜，他们首次在类似太阳的恒星周围，发现了可能适宜居住的新行星。这一成果的曝光，给人们引来无限的遐想，本文也将对事件中最受关注的问题，一一进行解读。

    1开普勒望远镜如何发现这颗行星？使用的这些技术和方法能有多精确？

    行星本身是不发光的，因此直接观测非常困难。但是，不发光的行星如果从恒星前方经过，就会遮挡一部分星光，导致我们看到的恒星亮度在短时间内稍稍变暗，随后再恢复正常。如果这样的星光变暗现象周期性出现，至少观察到4次之后，就可以确定那里存在一颗我们看不见的行星。

    开普勒望远镜就是nasa专门用这种方法来发现外星行星的探测器。自2009年升空以来，它便一刻不停地监测着大约15万颗恒星，记录它们亮度上的细微变化。如果是地球从太阳前方经过，遮挡的阳光大约会使太阳的亮度下降万分之一，而开普勒能够检测微弱到十万分之一的星光变化。

    新行星“开普勒－22b”就是通过这种方式发现的——开普勒望远镜观察到那颗恒星以大约290天为周期，发生星光变暗又恢复正常的现象。根据恒星亮度的变暗幅度，天文学家确定了行星的半径，大约是地球的2.4倍；根据这一现象发生的周期，天文学家计算出了行星的轨道，确定它恰好位于那颗恒星的“宜居带”中。【新行星“开普勒－22b”的艺术想象画，这颗行星也是nasa开普勒计划证实它的首颗位于类太阳恒星宜居带中的行星。图片来自nasa】

    2为什么说这颗新行星可能适宜居住？

    先来看看我们最熟悉的太阳系：太阳系共有8颗行星，只有地球上存在宜人的气温，使水能以液态形式长期存在于地表之上。为什么会这样？根本原因在于，地球到太阳的距离既不太近，也不太远，接受到的太阳辐射刚刚好。太阳周围能够满足这一条件的区域，就被称为“宜居带”（habitablezone）。

    不同恒星的宜居带到恒星的远近并不是固定的，与恒星性质有很大关系。如果一颗恒星温度和亮度都比太阳高，宜居带就会离它稍远一些；如果温度和亮度都比太阳低，宜居带就会稍近一些。此外，宜居带也不是一个范围非常狭窄的区域。太阳系的宜居带从金星轨道外侧一直延伸到火星轨道外侧，因此严格说来，地球和火星都在太阳系的宜居带内。只不过火星质量较小，留不住浓厚的大气，后来变得寒冷而干燥，不适宜居住了。

    “开普勒－22b”围绕着一颗类似于太阳的恒星旋转，这颗恒星发出的光比太阳光弱大约25%，因此那里的宜居带要比太阳系里的宜居带更靠近恒星一些。而在另一方面，“开普勒－22b”到母星的距离又比地球到太阳的平均距离近了大约15%，恰好使它舒舒服服地落在了宜居带中。因此，如果新行星的性质与地球相似，液态水就可以在那颗行星的地表上长期存在。

    【开普勒－22b所处系统与内太阳系的对比图，宜居带指行星距离恒星远近合适的区域，在这一区域中，生命存在所必需的液体水能够存在。图片来自nasa】

    3科学家无法确定这颗行星是液态的还是固态的，那是如何确定的行星表面温度是21摄氏度？

    通过开普勒望远镜的观测，天文学家可以测出这颗新行星距离它的“太阳”有多远，也可以测定它的“太阳”每时每刻能够释放出多少光和热。但仅凭这两个条件，仍然无法确定行星表面的温度，因为后者不光与“阳光”的强弱有关，还与行星表面甚至大气的许多性质相关。

    开普勒望远镜用来寻找外星行星的那种方法，无法测定行星的质量，也无法直接观测这颗行星，因此天文学家难以确定这颗行星是像地球这样的岩态行星，还是像木星那样的气态行星，甚至是完全不同的液态行星。至于行星拥有怎样的大气，表面由什么物质构成，就更是无从得知了。

    不过，如果假设这颗行星与地球十分相似，拥有类似的陆地和海洋，还拥有类似的大气来产生温室效应，天文学家就能计... -->>

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