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简介：本文简单地介绍了TOI-700恒星及其3颗行星的概况，并解释了液态水对宜居与否的重要性。科学家通过建立模型来推测此恒星可能存在的气候。
一个艺术家对恒星宜居带上的系外行星的印象。
美国宇航局一组研究其他恒星周围行星的系外行星天文学家联系我参加一个保密会议，告诉我一个引起他们兴趣的行星。因为我的专业领域在于模拟系外行星的气候，他们让我确定这颗新行星是否是适合居住且可能存在液态水的地方。
这些美国宇航局的同事，乔希·施利德和他的学生艾米莉·吉尔伯特、汤姆·巴克利和埃莉莎·昆塔纳，在研究TESS（系外行星凌星巡天卫星）的数据时，发现了可能是TESS第一个观测到的地球大小的行星，其表面可能存在液态水。这是令人振奋的消息，因为这个新行星离地球相对较近，通过詹姆斯韦布空间望远镜或地面大型望远镜或将观测到它的大气层。
宜居带上的行星
吉尔伯特的研究小组发现的行星的寄主星被称为系外行星凌星巡天卫星的兴趣恒星700号，或TOI-700来源:https://wzwxpx.com/bkjj/202412-57.html。与太阳相比，他是个既渺小又黯淡的恒星，是太阳40%的大小，大约仅有太阳1/50的亮度，位于剑鱼 星座 里距地球100光年的位置，在我们南半球可以观测到。相对而言，离我们最近的恒星，比邻星距离地球4.2光年。要了解这些距离，如果你搭乘最快的宇宙飞船（帕克太阳探测器）抵达比邻星需要将近2万年的时间。
TOI-700周围有三颗行星：b、c和d。行星d与地球同等大小，位于该恒星的宜居带上，每37天绕TOI-700运行一周来源:https://wanghongming.com/xwzx/202412-16.html。我的同事们希望我能利用恒星和行星已知的特性为恒星d建立一个气候模型。行星b和c的大小分别为地球大小和迷你海王星大小。然而，它们的轨道离主星更近，接收到的星光是我们地球从太阳接收到的星光的5倍和2.6倍。作为对照，表面干热、温度约为860华氏度的金星，接收到的太阳光是地球的两倍。
直至大约十年前，天文学家们仅知道宜居带上两颗大小不一的行星：地球与火星。然而，在过去的十年中，由于地面望远镜和开普勒计划（2009年至2019年也在寻找系外行星，但目前已退役），天文学家们发现了大约12颗地球大小的系外行星来源:https://wzwxpx.com/zhishi/202412-49.html。他们位于其寄主星宜居带上，体积是地球的一半到两倍大小不等。
尽管迄今为止发现的小型系外行星数量相对较多，但大多数恒星距离地球的距离都在600到3000光年之间——太远太暗以致于无法进行详细的后续观测。
为什么液态水对宜居性很重要？
不同于开普勒，TESS的任务是寻找太阳周围最近的行星：足够明亮以便后续观测。
来源:https://www.wzwxpx.com/cshi/202501-239.html
2018年4月至今，TESS观测到1500多颗候选行星。大多数的大小是地球的两倍，绕轨运行一周少于十天。而地球绕太阳运行一周需365天。因此，这些行星从太阳获得的热量明显比地球多很多，太热以至于液态水无法在其表面存在。
液态水对宜居性至关重要。它为化学物质相互作用提供了媒介。虽然外星生命可能存在于高压或高温下，比如在水火喷口附近发现的极端微生物或在南极西部冰盖下半英里处发现的微生物。人类已经能够直接探测到这些极端环境，所以这些发现是可能的，但却不能在太空中发现这些外星生命。
当要寻找太阳系以外的生命或宜居环境时，人类完全依赖于远程观测。表面的液态水会创造宜居环境，有可能推动生命出现。然后这些生命形式与其上的大气相互作用，出现地球上的望远镜可以远程探测到的生命特征。这些特征可能是类地气体成分（氧气、臭氧、甲烷、二氧化碳和水蒸气），或是27亿年前古代地球的气体成分（主要是甲烷和二氧化碳，没有氧气）。
我们知道一个已经发生过这种事情的行星，就是地球。因此，天文学家的目标是找到与地球差不多大小，循着某一轨道绕恒星运行，且其表面上有液态水存在的行星。这些行星将成为我们 探索 太阳系外宜居世界和生命特征的主要目标。
TOI 700系统的三颗行星围绕一颗小而冷的M型矮星运行。TOI-700d是TESS在宜居带上发现的第一个地球大小的星球。
TOI-700d行星的可能气候
为了确定TOI-700周围的d行星真的存在，吉尔伯特的研究团队需要通过其他望远镜观测到的数据来确认。TESS在行星穿过恒星前时进行探测，此时恒星的光亮变弱。然而，这种光亮变弱也可能由仪器杂讯或其背后的双星系统相互遮蔽所产生的假性活跃信号。哈佛大学天体物理中心的乔伊·罗德里格斯进行了独立观测。罗德里格斯及其团队通过斯皮策望远镜证实TESS所观测到的TOI-700d行星真实存在。
我和我的学生加布里埃尔·恩格尔曼-苏萨使用我们的建模软件来确定TOI-700d行星上可能出现的气候类型。因为我们还不清楚该行星的大气层中可能存在的气体类型，我们利用气候模型分析其表面支持海洋存在的气体成分。恩格尔曼-苏萨在我的长期合作者艾瑞克·沃尔夫的帮助下，测试了多种大气组成情况，包括当前地球大气组成情况（77%的氮，21%的氧，及甲烷和二氧化碳），27亿年前地球大气的组成情况（主要是甲烷和二氧化碳），甚至可能存在于35亿年前的火星上的大气组成情况（大量二氧化碳）。
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基于我们的模型，我们发现如果行星TOI-700d的大气中含有甲烷、二氧化碳或水蒸气，那就可能是宜居行星。现在我们团队需要通过詹姆斯韦伯太空望远镜来证实这些假设。
生活在像黄石国家公园地热盆地这样的恶劣环境中的细菌，为寻找其他行星上的宜居区提供了线索。
新奇世界及其气候 来源:https://wanghongming.com/cshi/202412-122.html
美国宇航局团队完成的气候模拟表明，类似地球的大气和气体压力不足以实现液态水在其表面存在。如果我们把同样数量的温室气体排放到TOI-700d行星上，其表面的温度仍低于零度。
当前我们地球的大气层下有海洋存在是因为我们的恒星比TOI-700要大且亮。有一点是肯定的：我们团队的所有模型都表明，那些渺小黯淡的恒星周围的行星，其气候都和我们在地球上所见到的截然不同。
系外行星领域正处于一个从发现它们到了解其大气特征的过渡时期。在天文学史上，新技术带来宇宙新发现，包括发现像热木星和小海王星的惊喜，而这也是我们太阳系中所没有的。当前这一阶段需要观测这些行星的大气层，看看他们是否具有支持生命活动所需的条件。
参考资料
1.Wikipedia百科全书
2.天文学名词
translate: 一兰
author: RAVI KUMAR KOPPARAPU
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来源:https://wzwxpx.com/zhishi/202412-47.html宇宙探索有哪些内容
你可能已经在学校里学到过不少太空基础知识，例如月球是地球的卫星，地球自转的同时还围绕着太阳旋转。但关于宇宙的知识还有不少，而且科学工作者们每天都在获取不同的奥秘。在去年就有不少来自太空中的神秘发现。从一个有着沸腾岩浆海洋的行星，到一个神秘的、可能来自宇宙深处的外星信号，以下就是来自2020年的令人惊叹的太空发现。
在太空中有许多神秘的东西等着我们去发现，而且随着 科技 的进步，我们对宇宙和宇宙中事物的理解也在进步。到目前为止，最酷的发现之一或许就发生在2020年，当时科学家们发现了一个地狱般的行星，它有着岩浆海洋和降雨岩石的ab大气层。这颗系外行星被称为K2-141B，这是一个非常炎热的世界。科学家们在2020年11月描述了这颗行星，声称这是一个熔岩世界，一侧则结冰。另一方面，荒地不仅拥有将近99千米深的岩浆海洋，还有超音速风，估计时速达到了4828公里来源:https://wzwxpx.com/xwzx/202412-41.html。相比较之下，行星的另一侧异常冰冷，温度达到了-201 。因此，这个星球毫无疑问就是一个地狱。
2020年对地球来说无疑是爆炸性的一年，但对宇宙来说也是爆炸性的一年。天文学家们发现了宇宙中最强大的爆炸。巨大的爆炸撕裂了一个遥远星系团的心脏，释放出的能量比以前的记录保持者高出五倍。爆炸的发生出现在距地球约3.9亿光年的蛇夫座星团中。源头是星系团组成星系中的一个特大质量黑洞。确切地说，是由流入的气体和尘埃提供动力的辐射和物质喷射。
在2020年，天文学家发现了神秘的快速射电暴的可能原因，自2007年以来，科学家就一直在探测到这种射电暴。经过十多年的 探索 工作，天文学家们找到了迄今为止关于快速射电暴成因的最佳证据。这些奇怪的无线电波爆炸，仅持续几毫秒，已经成为天文学中最令人兴奋的谜团之一。磁星是“磁性恒星”的缩写，是大质量死亡恒星的高磁性残留物。长期以来，天文学家都在怀疑这种行星可能是快速无线电暴的源头来源:https://www.wzwxpx.com/zhishi/202412-40.html。然而，在我们银河系中已知的磁星很少，而且它们似乎都太温顺了，不会产生这些极端信号。
在2020年4月下旬，一颗名为SGR 1935+2154的磁星开始在我们银河系中心附近发射X射线，距离我们约3万光年。随着对这个天体的讨论度的增加，天文学家们将地面和太空望远镜对准它的方向，及时捕捉到X射线和伽马射线，并最终捕捉到了快速射电暴的爆炸。
自从人类仰望星空，我们就一直在寻找生命。2020年是可能发现地球外生物的伟大一年。科学家宣布在金星上发现了令人惊讶的磷化氢。磷和氢的这种化合物通常被认为可能与生命有关。尽管人们正在努力通过对金星的观测甚至是偶然计划的飞船飞越来证实这一发现，但来自数十年 历史 的NASA前往金星的任务的存档数据，可能已经隐藏了许多广受欢迎的验证方法，并且可能还会有更多的启示。
如果说在行星上发现了精灵，这似乎是很怪异的说法，但这里指的是闪电精灵。在地球上，由于我们大气中氮的含量丰富，闪电精灵看起来是红色的。2020年，美国国家航空航天局首次在地球以外的地方发现了“精灵”存在的证据，这是一个快速扩张的圆盘状光度区域，持续时间不到千分之一秒。他们是在太阳系最大的行星木星的湍流高层大气中发现了它们。由于大气层氢的存在，这些现象看起来是蓝色的或可能是粉红色的。
北落师门b是2020年最奇怪的太空发现之一。在过去，科学家们认为北落师门b是一颗系外行星，是宇宙中发现的4000多颗系外行星之一。然而，事实证明科学家们错了。这颗最初被认为是一颗非常巨大的系外行星的天体，在红外图像中的暗淡以及它未能扰乱北落师门的碎片环表明它的质量很低。最终它被证明是由两个星子之间的巨大碰撞所产生的弥散尘埃云团。可见的特征似乎是极细的粉尘在辐射压力的影响下逸出。
来源:https://www.wzwxpx.com/cshi/202501-201.html
这颗名为参宿四的超巨星本应爆炸成一颗明亮的超新星。令所有人失望的是，这种情况还没有发生。2019年10月至11月，天文学家注意到这颗超级巨星开始变暗，所有人都以为我们会目睹超新星真正发生的时刻。到了2020年2月的时候，它已经失去了至少三分之二的亮度，即使用肉眼也能看到这种暗淡的亮度，这引发了关于这颗恒星可能会变成超新星的传言。但等了这么久，它依然没有发生爆炸。
亲宇宙探索是研究和探索宇宙的活动，涵盖了广泛的内容，包括：来源:https://wzwxpx.com/zhishi/202412-39.html
1. 天文学：研究宇宙中的天体、星系、星云、行星、彗星、恒星等天体的性质和演化，以及宇宙的结构和演化。
2. 太空探索：研究太空环境、太阳系内行星、卫星、小行星和彗星等天体的性质和演化，以及探索外太空和其他恒星系。
3. 行星探测：使用探测器、卫星、飞船等设备对行星、卫星、小行星等天体进行探测和研究。
4. 太空科技：研究太空飞行和航天器的设计、制造、发射、控制和运行技术，以及太空工程领域的新技术和新材料。来源:https://www.wzwxpx.com/xwzx/202412-141.html
5. 太空物理学：研究太阳和宇宙射线等宇宙物理现象，以及宇宙中的磁场、等离子体和暴风等太空物理现象。
6. 太空生命科学：研究太空环境对人类和其他生命体的影响，以及在太空中进行生命科学实验和研究。
7. 太空法律和政策：研究太空探索的法律和政策问题，包括太空资源开发、太空外交、太空安全等领域。
总之，宇宙探索是一个综合性的学科，涉及到多个领域的研究和探索。
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