比起關(guān)心它們與恒星的距離是否適合液態(tài)水，尋找可居住的系外行星有著更多要做的事情。例如，地球，火星和金星等行星是否巖石化？它具有板塊構(gòu)造和磁場嗎？有大氣層嗎？

還有另一個重要的問題：在同一顆恒星的軌道上，世界是否受到其他系外行星的不利影響？為了更好地理解這一點，天文學(xué)家正在研究天然氣巨星木星們自己的行星軌道上擁有的巨大引力。

圖解:木星南半球觀 圖源:jpl.nasa

這項技術(shù)已經(jīng)在發(fā)表到《天文期刊》的新論文上進行了概述并且上傳到了arXiv網(wǎng)站上。

雖然在我們太陽系中行星相距非常遙遠，他們?nèi)匀唤娇梢杂绊懕舜说能壍?，即使只有一點點。

對地球來說，這意味著與木星和土星的相互作用（主要）會拉長其軌道的橢圓形狀，并影響其軸向傾斜度，從而產(chǎn)生冰川和間冰期氣候循環(huán)，稱為米蘭科維奇循環(huán)。

圖解：通過VSOP模型顯示的過去和將來的米蘭科維奇循環(huán)

總的來說，盡管有冰河時代的滅絕事件，但這并沒有阻止生命的繁榮。但是，如果木星的影響力更大并且地球的軌道變得更加拉長和偏離中心呢？這對地球的可居住性意味著什么？

南昆士蘭大學(xué)的天文學(xué)家喬尼對科學(xué)警報說：“如果地球的軌道與水星在我們太陽系中的軌道一樣多，那么地球?qū)⒉贿m合人類居住。這里將不會有生命?！?/p>

“水星的偏心率可以高達0.45。如果地球的偏心率如此之高，那么當(dāng)它離太陽最近時，地球比金星離太陽更近，而當(dāng)?shù)厍螂x太陽最遠時，則和火星離太陽一樣遠。”

圖解：木星的直徑比太陽小一個數(shù)量級，比地球大一個數(shù)量級。大紅色斑點的大小與地球大致相同。

?圖源：wikipedia

是否木星會導(dǎo)致如此巨大的變化是未知的，因此霍納和一個由同事組成的國際團隊著手進行了一個項目來尋找答案。他們制作了太陽系的模擬，并移動木星來觀察會發(fā)生什么。

結(jié)果非常令人驚訝。研究團隊發(fā)現(xiàn)他們的模型運轉(zhuǎn)了，意味著他們可以對太陽系進行模擬來確定行星如何在重力作用下相互作用，以及行星是如何繞恒星運行的，并演示出和我們對太陽系對米蘭科維奇循環(huán)的影響理解相不一致的內(nèi)容。

但是它們也展示了事物是如何迅速崩塌的。

“其中我們立刻發(fā)現(xiàn)的一件事是，使我們的太陽系變得不穩(wěn)定實際上是很容易的，”霍納對科學(xué)警報說。

“在我們大約四分之三的模擬中，當(dāng)我們移動木星時，我們將其放置在太陽系在1000萬年內(nèi)解體的地方。這些行星開始相互碰撞，并從太陽系中噴出。”

雖然這聽起來有點令人驚慌，但這些結(jié)果實際上和系外行星的研究無關(guān)，因為任何懸掛了足夠長的時間以至于我們可以檢測到的系外行星系統(tǒng)極有可能是穩(wěn)定的。

事實上，在我們對外星世界的探索過程中有很多好消息——在團隊運行完成的剩余四分之一的模擬中，地球?qū)嶋H上是相當(dāng)正常和宜居的。

研究人員說，這與稀土假說相矛盾，稀土假說提出產(chǎn)生地球生命的條件是如此獨特，以至于它們永遠不能在宇宙的任何其他地方被復(fù)制。

“地球爆炸得恰到好處。不是很快，不是很慢，不是很大，也不是很小。真的很合適，”霍納說。

圖解：太陽和太陽系行星以及行星序列的描繪

稀土假說認(rèn)為，如果沒有這樣的排列，特別是沒有巨大的天然氣巨星木星（來自太陽的第五個行星，也是最大的），地球上就不會出現(xiàn)復(fù)雜的生命。圖源：wikipedia

“這表明至少對于這種軌道影響，軌道擾動，不會變成稀土地球，在我們模擬的系統(tǒng)中，你發(fā)現(xiàn)的大多數(shù)在地球軌道上的行星，如果從周期性（氣候）振蕩的角度來看，會和地球一樣適合生命?！?/p>

圖解：在類似恒星的宜居區(qū)域中發(fā)現(xiàn)了數(shù)量與地球相似的行星。2015年的信息圖描繪了開普勒62e，開普勒62f，開普勒186f，開普勒296e，開普勒296f，開普勒438b，開普勒440b，開普勒442b，開普勒452b。

?圖源：wikipedia

這些是重要的觀察結(jié)果，因為研究的最終目的是設(shè)計一個實驗來幫助縮小哪些系外行星值得進一步的觀察的范圍。

在未來的某個時候，我們的技術(shù)將變得足夠尖端來探測可居住范圍內(nèi)許多更小的、地球大小的系外行星。但是在高需求而顯微鏡時代有限的情況下，我們需要確定我們可以采取的其他的第一步，以評估特定的系外行星是否值得繼續(xù)研究。

一種方法是檢測同一恒星周圍軌道上其他系外行星對潛在可居住性的影響。

霍納解釋說：“我們永遠不會找到只有一個行星而沒有其他行星的行星系統(tǒng)。”

這就是模擬發(fā)揮作用的地方。它們不僅可以用來確定系統(tǒng)的動力學(xué)，而且可以用來確定所討論的系外行星在很長一段時間內(nèi)仍可居住的可能性。

在團隊的工作能被大規(guī)模應(yīng)用之前還有一段時間。我們目前的儀器還并不足以檢測它所觀測的系外行星。隨著更先進的望遠鏡的出現(xiàn)，這種情況將在未來10年發(fā)生改變。

這也意味著還有更多的工作要做。研究團隊希望他們的工作意味著當(dāng)可居住的系外行星探測開始涌入時，行星天文學(xué)家可以通過模擬來運行。這意味著需要對模擬進行調(diào)整，來觀察當(dāng)你移動太陽系的其他行星時會發(fā)生什么，例如金星，火星和土星。

霍納說：“我認(rèn)為，這種復(fù)雜性正是我們要去深入研究的問題。”

“然后進一步地，我們還將考慮將這項工作與人們開發(fā)的氣候模型聯(lián)系起來，看是否可以將其轉(zhuǎn)變?yōu)橥耆深A(yù)測的氣候解決方案?！?/p>

“換句話說，如果知道行星的軌道，你能預(yù)測氣候的變化程度，而不僅僅是預(yù)測軌道如何變化。它將氣候科學(xué)和天文學(xué)以一種非常出色的方式結(jié)合在了一起?！?/p>

該研究已被《天文期刊》采納，并在arXiv網(wǎng)站上可用。

作者: MICHELLE STARR

FY: 張玉兔

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