就在4光年之外,我们可以找到太阳系最近的恒星。还有红矮星比邻星,距离我们4.2光年;再远一点,在4.37光年处,有一个类太阳恒星组成的双星系统——半人马座阿尔法星AB。
我们还不知道是否有类似地球的行星围绕这对双星运行。用我们目前的技术来探测这些系外行星有点太棘手了。但是,如果那里真的有一个,我们现在对它可能是什么样子有一个更好的想法,这要感谢瑞士ETH Zürich的行星科学家汪海洋领导的一项研究。
这个国际团队研究了两颗恒星——土卫六和托里曼——的化学成分,并据此推断出在这个双星系统的可居住带中一个假想的岩石世界的化学成分。
研究人员在论文中写道:“我们对位于半人马座阿尔法AB宜居带的一颗模型地球大小的行星的行星体积组成、内部结构和(早期)大气进行了分析。”
“详细的分析为我们提供了一种新的研究方法,我们可以期待在太阳系附近的宜居带中发现地球大小的行星。”
岩质系外行星的这些特征对于理解它们的长期演化和潜在的宜居性至关重要。根据对太阳系和其他行星系中的岩质天体的观察,我们知道,岩质世界的矿物成分反映在它们的主恒星上。
由于半人马座阿尔法AB离我们很近,我们从光谱中获得了很多关于它的化学组成的信息。由于恒星中的不同元素吸收和再发射光线,它们可以在射入望远镜的光谱上产生暗(吸收)和亮(发射)的特征。这些特征可以用来确定化学成分。
我们从光谱分析中知道,形成岩石的元素,如镁、硅和铁,存在于土卫六和土卫六中,以及挥发很快的挥发物,如碳和氧。
我们的光谱分析甚至大致揭示了每种元素的含量,这有助于推断出宜居带中的岩石世界。宜居带是指恒星与恒星之间的“温和”距离,既不太热也不太冷,因此液态水不可能存在于其表面。
研究人员称他们假设的世界为“α- cene -Earth”,并确定它可能具有与地球非常相似的矿物组成和结构。其中包括一个岩石地幔,其蓄水能力与地球类似,主要由硅酸盐矿物组成,但也含有相当比例的碳矿物,如钻石和石墨。
这颗系外行星也可能有一个比地球稍大的铁核,地质活动更少,也许没有板块构造,这可能会使它更像金星。这可能会影响其潜在的宜居性。
到目前为止,一切顺利。但是根据恒星的组成来推断系外行星的大气就变得有点困难了,因为这两者之间的关系对于气态挥发物来说不太确定。
然而,王在过去的几年里发展和完善了一个定量模型,该模型将类太阳恒星的成分与其系外行星的成分联系起来,包括难熔元素和挥发性元素。
这使得该团队能够为α-Cen-Earth构建大气层;有趣的是,在这颗系外行星的早期,它的大气层与地球早期的大气层非常相似,也就是在生命出现的太古宙时期。根据研究小组的计算,这片历史上的大气层主要由甲烷、二氧化碳和水组成。
如果这样的世界真的存在,它将为我们提供地球未来的线索。半人马座阿尔法星AB比太阳的年龄大15到20亿年,这意味着任何由土卫六和托里曼所承载的系外行星的年龄也会比太阳大。我们很快就能发现这样的假想世界。
我们的系外行星探测方法和技术正变得越来越敏感——很快,天文学家将能够探测到许多距离他们的恒星(比如地球)更远的较小的系外行星,这些行星迄今为止一直没有被我们发现。
从我们的角度来看,瑞吉尔·肯塔卢斯和托里曼将从今年开始在各自的轨道上彼此变得更加疏远。这种分离将持续到2035年左右,这意味着来自恒星的光将不太可能干扰太阳系外行星的观测。
科学家们已经初步探测到一颗相对较小的系外行星,其大小是地球的3.3到7倍,围绕着土卫六运行。我们期待着看看离地球最近的恒星周围还有什么。
这项研究发表在《天体物理学杂志》上。
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