[圖文]天文學家稱有望發現《阿凡達》中的潘渡娜衛星 | 陽光歷史

 

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[圖文]天文學家稱有望發現《阿凡達》中的潘渡娜衛星

2014年11月16日 宇宙奧秘-長篇 暫無評論 閱讀 104 次


 


  電影《阿凡達》中所描述類似地球的「潘渡娜」衛星,該衛星存在於一個巨型氣態行星系統中


  據美國太空網報道,在科幻電影《阿凡達》中存在著一顆適宜生命存在的衛星「潘渡娜」,這顆衛星環繞著阿爾法半人馬星座巨型氣體行星「波呂斐摩斯」。雖然像潘渡娜衛星以及科幻電影《星球大戰》中的恩多叢林衛星具備孕育生命的條件,但它們僅是科幻情節,目前,天文學家表示不久將發現適宜生命存在的星體,還能夠掃瞄其大氣層,尋找生命存在的至關重要元素,比如:氧氣和水。


  美國馬薩諸塞州哈佛-史密遜天體研究中心的天文學家利薩-卡頓內格(Lisa Kaltenegger)說:「如果類似潘渡娜的衛星真的存在,我們在未來十年內將能夠研究分析它的大氣層。」他告訴美國太空網稱,太陽系內的巨型氣態行星都擁有許多衛星,如果我們發現太陽系外也存在著類似的行星和衛星體系,它們將是極有可能孕育生命的區域!


  採用「凌日法」尋找太陽系外衛星


  迄今為止,科學家已探測到環繞恆星運行的100多顆類似木星大小的行星,這些巨型氣態行星非常巨大,因而很容易被觀測,但它們並不能作為生命棲息的區域。科學家曾猜測是否環繞巨型氣態行星的岩石衛星適宜生命體存在,如果巨型氣態行星位於恆星適宜居住區域範圍,該範圍足夠溫暖,可使液態水存在於衛星表面。


  利薩說:「太陽系內所有的巨型氣態行星均擁有岩石衛星或者表現覆蓋冰層的衛星,很可能太陽系外類似木星一樣的行星系統擁有類似地球大小的衛星,並且衛星上存在著大氣層。」今年3月份,美國宇航局成功發射「凱卜勒」探測器,該探測器負責搜尋太陽系外類地行星,它採用「凌日(transit)」方法探測環繞恆星的類地行星。


  通過觀測恆星的光線強度,凌日探測法能夠發現恆星和行星的排列形式。利薩說:「在此之前我們並沒有方法可以探測和分離太陽系外行星和它的衛星的光線,由於它們距離非常近,並且地球距離它們非常遙遠。但目前我們可以描述出它們之間的距離是否適當,我們有方法能夠將它們區分開來。」


  她解釋稱,一顆太陽系外衛星的重心引力受到其行星的作用變得加速或者緩慢,取決於它「牽引」或者「追隨」其行星。每顆衛星途經其行星的時間長度將顯示它與行星之間的距離。或者當這顆類地衛星位於其恆星和地球之間,它看上去就顯得略微昏暗一些,這種變化性更易被科學家探測到。


  探測系外衛星的大氣層狀況


  一旦發現一顆太陽系外衛星,下一個明顯問題就是探測是否該衛星具有大氣層,如果存在大氣層,在該衛星途經恆星前方時,它的大氣層就會吸收一部分恆星光線,暴露出其大氣層成份構成。


  如果某顆衛星具備類地行星的條件,那麼它所處位置必須恰當,並與行星保持一定的距離,該距離要保證天文學家可以觀測其凌日變化。在一篇刊登在《天體物理學學報》的研究報道中,利薩計算出太陽系外衛星大氣層的最佳分析狀況,她發現科幻電影《阿凡達》中阿爾法半人馬A恆星是未來新一代詹姆斯-韋伯太空望遠鏡進行觀測研究的最佳目標。


  利薩解釋說:「阿爾法半人馬A恆星是一顆明亮、近似於太陽的恆星,這部科幻電影中給予我們一些很強的提示——我們在未來探索中發現類似的恆星體系時,只需在類似『潘渡娜』的類地衛星凌日狀態下尋找水、氧氣、二氧化碳和甲烷氣體。」


  她強調稱,令人遺憾的是實際上阿爾法半人馬A恆星並沒有質量較大的行星,但許多類似的恆星卻擁有質量較大的行星,它們位於恆星適宜區域的太空區域,很可能擁有「潘渡娜」衛星。


  適宜生存區域的特殊性


  雖然阿爾法半人馬A恆星向科學家暗示較小、昏暗的紅矮星很可能擁有孕育生命的行星或衛星,紅矮星適宜生命存在的區域更接近恆星,從而增大了該恆星系統內行星凌日狀態的發現。


  位於紅矮星系統適宜生命存在區域的行星將面臨著左右為難的境地,由於它十分靠近紅矮星,紅矮星引力作用將使它的一側始終朝向紅矮星,這就如同月球始終有一側朝向地球一樣。面向紅矮星的一側將持續被紅矮星烘烤,而另一側則一直處於黑暗之中,在該行星表面上存在強勁的空氣對流,讓較熱的氣流傳導到另一側的較冷區域。


  位於紅矮星適宜生命存在區域的超級衛星將隨著行星產生潮汐變化,而不是受紅矮星影響,因此,這樣的衛星具有像地球一樣的晝夜循環,它的大氣層具有更適宜的溫度,植物生命遍佈生長在星球上。


  利薩指出,相比之下,環繞巨型氣態行星的衛星比隨著類地行星潮汐變化的衛星更容易孕育生命,我們應當明確尋找外星生命的真實目標。


  外星生命或許比《阿凡達》中的飛龍更加怪異


  如果太陽系外衛星真存在外星生命,它們可能看上去會比電影《阿凡達》中的飛龍更加怪異。


  木星的衛星處於強電子和離子輻射帶,並處於木星的磁場範圍內,土星的牽引引力將產生更特殊的潮汐作用,能將處於誕生中的衛星撕碎,形成現今的土星環。即使到現今,土星的潮汐作用仍影響著土衛六,其潮汐作用強於地球對月球作用力400倍,這種潮汐作用可在衛星上形成強勁的風和火山噴發。


  當分析一顆岩石衛星是否可以孕育生命時,利薩解釋稱,第一步將看是否這顆衛星的質量足夠大,可以存在大氣層。月球質量太小就無法存在大氣層,土衛六具有更大的質量,能夠存在大氣層。同時,溫度是存在大氣層的關鍵性因素;第二步是尋找這顆衛星上是否存在磁氣圈,從而避免恆星的粒子流和行星的輻射,粒子流和輻射物質可以逐漸分解衛星的大氣層。


  利薩稱,具備以上條件的衛星很可能潮汐現象十分明顯,通過觀測木衛一,我們可以推測其表面具有火山噴發等顯著的潮汐現象。我猜測適宜生命存在的衛星受其恆星和行星的磁場交互作用,將形成壯觀的極光現象。極光具體呈現哪種顏色將取決於大氣層的成份。


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