45颗系外行星或存在外星生命研究发现
这幅艺术插画展示了TRAPPIST1红矮星系统，该系统拥有七颗地球大小的系外行星，其中几颗位于恒星的宜居带内。前景是最内侧的行星TRAPPIST1b，而更远的地方则有TRAPPIST1d、e、f和g等行星——它们是相关研究中已确定的最有希望的宜居候选行星之一。图片来源：蒙特利尔大学贝努瓦古容
一小群遥远的星球可能藏着地球以外生命的线索。
寻找地球以外生命的天文学家们已经缩小了最有希望的探索地点范围。
在已知的6000多颗系外行星中，研究人员已发现了不到50颗最有可能存在生命的岩石行星。
这些发表在《皇家天文学会月刊》上的研究结果，呼应了电影《星际救援》的前提——瑞恩高斯林饰演的角色为了拯救地球，绝望地前往另一个恒星系统。途中，他遇到了名为罗基的外星人以及名为Astrophage和Taumoeba的虚构微生物。
LisaKaltenegger教授，康奈尔大学卡尔萨根研究所所长，带领一组本科生开展了这项研究。他们利用欧洲空间局盖亚任务和美国国家航空航天局系外行星档案的数据，识别出位于所谓宜居带的行星。
一张展示不同恒星类型中岩石系外行星宜居带边界的图表。宜居带的边界会根据恒星颜色发生变化，因为不同波长的光对行星大气的加热效果不同。图片来源：GillisLowryPabloCarlosBudassi
这个区域与恒星的距离恰到好处。它既不会太近导致温度极端，也不会太远导致环境冰封。处于这个区域的行星更有可能在其表面存在液态水——这是生命的关键组成部分。
这项研究还重点关注了那些接收到的恒星能量水平与地球从太阳获得的能量水平相似的行星。
一场受科学与科幻启发的探索
正如《挽救计划》所生动展示的那样，生命可能比我们目前想象的要灵活得多，因此找出6000颗已知系外行星中哪些最有可能孕育像Astrophage、Taumoeba——或是Rocky这样的地外生命，可能至关重要，而且这不仅仅对瑞恩高斯林来说是如此。
我们的论文揭示了，如果我们能建造一艘万福玛利亚号航天器，你应该前往何处寻找生命。
该团队在宜居带内发现了45颗可能支持生命的岩石行星。他们还在限制更严格的三维宜居带内筛选出24颗额外的候选行星，该三维宜居带对行星能承受的热量设定了更严格的限制。
一幅艺术家对一颗围绕更红恒星运行的理论行星的印象图，这颗行星表面的微生物和植物可能会反射与地球绿色森林截然不同的颜色。图片来源：吉利斯洛瑞
这份清单包括比邻星b、特拉比斯特1f和开普勒186f等知名天体，以及TOI715b这类不太为人熟知的目标。
最引人注目的目标包括TRAPPIST1d、e、f和g（距离地球约40光年）以及LHS1140b（距离地球约48光年）。这些行星之所以脱颖而出，并非因为有人知道它们存在生命，而是因为它们具备了天文学家最关注的几种特征：岩石质地、可能适宜的温度，以及保留大气层的可能性。没有大气层，即使处于宜居带的行星也可能是荒芜的。
这项研究还指出了一些从其恒星接收的辐射量接近地球水平的行星。其中包括凌日行星TRAPPIST1e、TOI715b、开普勒1652b、开普勒442b和开普勒1544b。其他行星，包括比邻星b、GJ1061d、GJ1002b和沃尔夫1069b，则是通过它们在宿主恒星中引起的微弱摆动被发现的。
这种混合很重要。凌日行星从我们的视角看会从其恒星前方经过，让望远镜能够对透过它们可能存在的大气层的星光进行采样。通过摆动检测到的行星用这种方法更难研究，但它们仍然帮助科学家找出附近哪些岩石世界值得更密切的关注。
一幅艺术家对TRAPPIST1行星系统可能外观的印象图，根据已有的行星直径、质量以及与宿主恒星距离的数据，从左到右展示了TRAPPIST1a、b、c、d、e、f、g和h。其中，TRAPPIST1d、e、f和g被认为是最像地球的行星。图片来源：NASAJPL加州理工学院
测试宜居性的极限
研究人员还关注宜居带内外边缘附近的行星，以更好地了解宜居性的起止范围。卡尔滕内格表示，尽管这一概念已被研究多年，但仍需新的观测来证实或完善现有模型。
拥有高椭圆轨道的行星也可能提供新的见解。这些星球在靠近或远离其恒星时会经历热量水平的变化，这为研究行星是否必须始终处于宜居带才能支持生命提供了线索。
宜居带内边缘的候选天体包括K2239d、TOI700e和K23d，以及通过恒星摆动识别出的Wolf1061c和GJ1061c。TRAPPIST1g、Kepler441b和GJ102有助于研究人员研究宜居带较冷的外边界。
一幅艺术家描绘的围绕着一颗比太阳略热的恒星运行的行星系统的想象图。在先前的研究中，卡尔萨根研究所的科学家们提出理论，认为生物可能会进化出生物荧光来保护自己免受更强烈恒星的伤害。图片来源：吉利斯劳里
虽然很难说什么因素会让某个地方更可能存在生命，但确定观察的地点是关键的第一步——因此我们项目的目标就是指出这些是最适合观察的目标，现就读于旧金山州立大学的研究生吉利斯劳里说道。
研究员同事卢卡斯劳伦斯目前是意大利帕多瓦大学的研究生，他表示：我们希望创造出能让其他科学家有效搜索的工具，而且我们不断发现关于这些世界的新事物，想要进一步研究。
从我们的太阳系中学习
康奈尔大学的合著者阿比盖尔博尔解释说，我们自己的太阳系提供了一个有用的基准。
我们知道地球是宜居的，而金星和火星则不是。我们可以将太阳系作为参考，去寻找接收的恒星能量介于金星和火星之间的系外行星。
观察这些行星有助于我们了解宜居性何时丧失、多少能量才算过多，以及哪些行星仍然宜居——或者可能从未宜居过。
同样的思路也适用于偏心轨道行星：一颗行星在仍能保留其表面水和宜居条件的情况下，其轨道偏心率可以达到多大？
我们识别出位于宜居带内外边缘的行星，以及那些具有最高偏心率的行星，以测试我们对一颗行星成为并保持宜居所需条件的理解。我们还识别出了用詹姆斯韦布空间望远镜（JWST）和其他望远镜最容易观测到的目标。
指导未来的观测
研究人员还强调了不同观测方法的最佳目标，从而提高了若存在生命迹象时探测到这些迹象的可能性。
他们的目录将有助于指导现有及未来望远镜的观测，包括詹姆斯韦布空间望远镜、计划发射的南希格蕾丝罗曼空间望远镜、预计投入使用的极大望远镜、计划中的宜居世界天文台，以及提议中的系外行星大干涉仪项目。
根据劳里的说法，研究这些小型系外行星是确定它们是否拥有大气层以及完善我们对宜居带理解的唯一途径。
她补充说，该团队已经开始研究10颗辐射水平与地球相似的行星。其中两颗——TRAPPIST1e和TOI715b——距离足够近，可以用现有或即将投入使用的望远镜进行详细研究。
TRAPPIST1系统已经是詹姆斯韦伯太空望远镜观测的主要焦点，该观测由康奈尔大学天文学家尼科尔刘易斯领导。TRAPPIST1和TOI715都是小型红矮星，这使得探测和研究围绕它们运行的地球大小的行星变得更容易。
《宜居带岩石系外行星目录》，作者：阿比盖尔博尔、卢卡斯劳伦斯、吉利斯洛瑞和莉萨卡尔滕埃格，2024年5月15日，《皇家天文学会月刊》。DOI：10。1093mnrasstag028
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参考资料
1.WJ百科全书
2.天文学名词
3.原文来自： https://scitechdaily.com/project-hail-mary-these-45-exoplanets-could-be-home-to-alien-life-scientists-say/
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