搜寻外星生命应勘测系外行星卫星

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艺术家描绘的一颗假设巨型气体行星和类地卫星(类似于电影《阿凡达》中的潘朵拉星球)，如果发现一颗“系外卫星”存在于邻近恒星的宜居地区。预计于2023年发射的美国宇航局詹姆斯太空望远镜，可能将帮助它的大气层，并探测像二氧化碳、氧气和水蒸汽等关键性元素。

当天文学家继续搜寻潜在适宜居住的系外行星时，他们正在扩大搜索范围，重点是可能孕育生命的卫星。

三项最新计算机模拟可能帮助研究人员确定太阳系之外的表面存在水资源的岩石卫星，前提是它们的主行星非常近距离地环绕恒星运行。2011年2月份，科学家基于美国宇航局开普勒望远镜勘测结果宣称，现已发现1235颗候选系外行星，该行星名单中包含：37颗海王星大小的行星、10颗木星大小的行星，这些行星均位于恒星的宜居区域，该条件可确保岩石行星上存在着液态水资源。虽然气态行星并不一定表面拥有液态水资源，但是它的卫星却有可能。

哈佛-史密森尼天体物理学会的大卫-基平(David Kipping)表示，与恒星保持正确距离的适当体积岩石卫星可能具备孕育生命的条件。据悉，基平是开普勒搜索系外卫星学会成员之一，他利用三项计算机模拟设计，可帮助天文学家从开普勒勘测数据中挑选出系外卫星。

三种不同的计算机模拟

开普勒望远镜一直在宇宙中搜寻凌日行星(当一颗行星运行至主恒星前方时将导致从观测角度看到恒星的亮度变暗)，三种不同计算机模拟实验中每一种方法都采用类似凌日方法寻找环绕行星的卫星存在迹象。

基平说：“当一颗卫星途经恒星前方，它将导致这颗恒星暂时变得昏暗。”当这颗行星运行至恒星的前方，会留下它存在的证据，同时环绕行星运行的卫星也会出现类似的“凌日现象”。

基平的计算机模拟结果发布在2010年5月发表的《皇家天文学会月刊》上，模拟计算表明卫星就如同滑入恒星和行星之间的轨道区域，这种存在信号将帮助天文学家发现与行星不处于同一平面的卫星。他说：“当你观测环绕海王星的海卫一时，这颗卫星且拥有倾斜轨道，海卫一的运行轨道平面与海王星赤道平面呈157度，如果存在这样的卫星，我们就能探测到它们。”

另一项计算机模拟实验是由巴西国家空间研究学会的路易斯-图恩斯基(Luis Tusnski)和麦肯齐长老会大学的阿德里亚娜-维利奥(Adriana Valio)负责的，他们在行星的同一平面搜寻系外卫星，尽管在倾斜轨道很容易发现卫星的存在。维利奥说：“非倾斜轨道存在卫星的物理迹象将表明其主行星和这颗卫星曾形成在一起。”然而它也能识别具有类似土星环的行星，它形成一种奇特的数据信息。

这支巴西科学家研究小组的计算机模拟结果已发表在2010年12月出版的《天体物理学》杂志上，考虑到恒星表面存在着斑点，从太空角度观测太阳也存在着斑点，这些暗色斑点将环绕于恒星表面，阻挡恒星光线的释放。如果一个斑点与一颗行星排成一线，这个色彩变暗的斑点就可能是一颗卫星。

天文学家使用基平的计算机模拟将需要搜寻恒星光线中的一个光线亮度摆动，这样是为了区别它是卫星还是恒星黑子，卫星将受到恒星体的引力潮汐作用，即使该引力潮汐作用力很微弱。这两种计算机模拟方法均限定于单个卫星，第三种计算机模拟是由匈牙利康科利天文台的安德拉斯-帕尔(Andras Pal)进行的，能够基于多重凌日来分析行星系统。基平说：“安德拉斯的模拟模型从数字学角度是非常完美的，它能够处理任何数量的行星或者卫星。”同时，这颗卫星限定在圆形轨道，而不是无常变化轨道。帕尔的这项报告将发表在即将出版的《皇家天文学会月刊》上。

基平说：“天文学家们都以自己的方式来解决这一问题，我认为这些计算机模拟补给具有一定的互补性。”

搜寻适于居住的系外卫星

据图恩斯基称，法国太空勘测任务——“对流循环和行星凌日(CoRoT)”能够探测到地球直径1.3倍的系外卫星，而开普勒望远镜则能够探测到直径是地球三分之一的系外卫星。

帕尔说：“一旦这颗卫星非常明确地被探测到，它的基本性质，例如：它的体积能够作为类似体积独立行星精确地被测量。”但是为了计算它的性质，必须首次发现这样类型的卫星。基平指出，问题是这样的卫星是否真的存在？

木星的卫星木卫三是太阳系内最大的卫星，是太阳体积的40%，但质量仅是地球的2%。为了支持生命存活，像这样的卫星很可能至少需要地球三分之一的质量。基平说：“体积比木卫三更小的卫星，它很可能像火星，无法保持一个密集的大气层。”

太阳系内拥有卫星的气体行星将潜在孕育生命，它们必须距离太阳较遥远。如果木卫三显著接近地球，其冰冷外壳将融化，其水资源很可能蒸发进入太空。如果土卫六迁移至太阳的宜居地区，它将失去密集的甲烷大气层，使它潜在成为孕育生命的候选者。

由于我们太阳系的宜居地区并不存在任何“合适”体积的卫星，这并不意味着其他恒星系统也缺少可能孕育生命的卫星。研究人员称，事实上，现已发现的许多接近其他恒星的巨型气态行星都可能拥有适宜生存的卫星。

基平指出，近期美国亚利桑那州洛厄尔天文台的西蒙-波特尔(Simon Porter)进行的研究表明，大约近半的木星类型系外行星可能向其主恒星内部方向移动，从而可能捕获一颗类地行星作为新卫星。他认为，最有可能的是一颗巨型气态行星拥有一个体积较大的卫星，天文学家不可能真实认为一颗较大体积卫星在原处形成，且环绕着一颗行星运行。但是如果一颗行星穿过该恒星系统的宜居区域，足够高的温度最终使它的卫星表面保持着液态水资源。

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