研究人员认为,两颗类地行星(Kepler-186F和62F)具有非常稳定的轴向倾斜,很像地球,这使得它们很可能有规律的季节和稳定的气候。

艺术家对开普勒-186f的描绘。

佐治亚理工学院的一项新研究提供了新的线索,表明一颗距地球500光年的外行星很像地球。

开普勒-186 f 是太阳系外第一个被发现的地球大小的行星,它围绕着一颗恒星运行在宜居带。这意味着它与它的主星之间的距离是合适的,因为液态水可以在水面上聚集。

佐治亚理工学院的研究使用模拟来分析和识别系外行星的自旋轴动力学。这些动态决定了一个行星在其轴上倾斜的程度,以及倾斜角度随时间的变化。轴向倾斜有助于季节和气候,因为它影响了阳光照射地球表面的方式。

研究人员认为,开普勒-186 f的轴向倾斜非常稳定,很像地球,这使得它有规律的季节和稳定的气候。佐治亚理工学院的研究小组认为,开普勒-62f 是一颗超级地球大小的行星,围绕着一颗距我们1200光年的恒星运行。

轴向倾斜对气候有多重要?轴向倾斜的巨大变化可能是火星从数十亿年前的水环境转变为今天贫瘠的沙漠的一个关键原因。

“火星位于我们太阳系的宜居地带,但它的轴向倾斜非常不稳定——从0到60度不等,”乔治亚理工学院的助理教授巩杰教授说。他与哈佛-史密森天体物理中心的研究生Yutong Shan一起领导了这项研究。“这种不稳定可能导致了火星大气的衰变和地表水的蒸发。”

作为对比,地球的轴向倾斜程度较轻——在22.1到24.5度之间,从一个极端到另一个极端,每隔一万年左右。

行星围绕其主恒星的轨道的定位角可以通过与同一系统中的其他行星的引力作用而振动。如果轨道以与行星自旋轴的旋进相同的速度摆动(类似于陀螺或陀螺仪的旋转轴所显示的圆周运动),自旋轴也会来回摆动,有时会剧烈地摆动。

火星和地球相互之间强烈地相互作用,以及水星和金星。其结果是,它们的自旋轴将以与轨道振荡相同的速率进动,这可能会导致轴向倾斜的巨大变化。幸运的是,月球保持了地球的变化。月球增加了我们星球的自旋轴旋进率,使它与轨道振荡速率不同。另一方面,火星上没有足够大的卫星来稳定它的轴向倾斜。“看起来,这两个系外行星与火星和地球非常不同,因为它们与它们的兄弟行星之间的联系较弱,”李说,他是物理学院的一名教员。“我们不知道他们是否拥有卫星,但我们的计算表明,即使没有卫星,开普勒-186 f和62 f的自旋轴也会在数千万年的时间里保持恒定。”

开普勒-186 f的半径小于地球的10%,但是它的质量、组成和密度仍然是个谜。它每130天围绕它的主恒星运行。根据美国国家航空航天局的说法,在正午的时候,那颗恒星的亮度,在186 f的时候,就会像太阳在地球上日落之前一样明亮。开普勒-186 f位于天鹅座的星座中,作为一个五行星恒星系统的一部分。

开普勒-62 f 是最类似地球的外行星,直到2014年科学家们注意到186 f。它比我们的星球大40%,很可能是陆地或海洋覆盖的世界。它位于天琴座,是环绕一颗恒星运行的五颗外行星中最外层的行星。

这并不是说这两个外行星都有水,更不用说生命了。但两者都是相对较好的候选人。

他说:“我们的研究是第一批研究外行星气候稳定性的研究之一,并增加了对这些可能适合居住的附近世界的理解。”

“我认为我们对生命的起源没有足够的了解,从而排除了他们出现在不规则季节的行星上的可能性,”单就这个来说说。“即使在地球上,生命也非常多样化,在异常恶劣的环境中表现出惊人的韧性。”

“但是,一个气候稳定的星球可能是一个更舒适的生命起点。”

这篇论文发表在天文学期刊上,题为“可居住地带行星的倾角变化”,开普勒62-F和开普勒186-F。