想象你站在一颗行星的傍晚:天边的太阳只有地球上看到的约三分之一大,天色暗得很快。你掏出日历,发现一年只有约130天。这不是科幻设定,而是天文学家为一颗遥远行星画出的可能画像——它的名字叫开普勒-186f。
它离我们约500光年。光走一年叫一光年,所以你现在看到的光,出发时人类还没有现代天文望远镜。换一种尺子:按旅行者1号约17公里/秒的速度飞过去,大约要880万年。这个距离让“去看看”暂时只能停在想象里,却也让我们能用望远镜做一件很实在的事——读它的光。
它到底是一颗什么行星
系外行星,就是绕太阳以外恒星运行的行星。你可以把它想成别人家厨房里的灶台:我们看不见锅里的菜,但能通过灶火的明暗变化推测锅的存在。开普勒-186f 绕着一颗红矮星运行。红矮星是比太阳更小、更冷、寿命更长的恒星;它的“太阳”质量约是太阳的一半,光芒偏红。
观测证实的信息包括:它的半径约为地球的1.17倍,公转周期约130天,宿主恒星约在500光年外。质量没有被直接测出来,所以别急着把它叫成“地球2.0”。大小接近地球,只说明它可能是岩石行星,也可能裹着厚厚的大气;这两件事在观测上差别很大。
宜居带外缘的温吞水
宜居带,是恒星周围温度可能让液态水留在行星表面的轨道范围。用厨房打比方,它像灶台边上一圈不烫不凉的区域:离火太近,水会烧干;离火太远,水会冻住。开普勒-186f 位于这颗红矮星的宜居带外缘,接收到的恒星辐射约为地球从太阳获得的三分之一。
理论预言是:如果它有大气的保温作用,表面或许能维持液态水。但注意,这只是“可能”。我们还没有观测到它的水,也没有确认它的大气成分。它是否被潮汐锁定(一面永远朝向恒星、另一面长期背对),目前尚无定论。红矮星的耀斑能否剥掉行星大气,也仍是正在研究的问题。
我们怎么知道它存在
主要靠凌星法。行星经过恒星前方时,会挡住一点点星光,恒星亮度出现周期性微弱下降。就像你隔着房间看吊灯,有人从灯前走过,灯光暗了一下。开普勒望远镜记录到这种亮度变化,天文学家再结合恒星的大小、温度等数据,推算出这颗行星的半径和轨道。对它来说,亮度下降只有约万分之四量级(估算),非常考验仪器的稳定性。
2014年,研究团队宣布了这颗行星。这里的“宣布”对应观测证实的层级:它作为行星的存在有观测支持;至于表面是海洋、荒漠还是被厚云包裹,属于理论推测,不能写成结论。科学写作里,这三种说法必须分开:观测证实、理论预言、假说推测。
黄昏之后是什么
回到开头那个傍晚。你看到的太阳更小,一年更短,天边也许有云,也许只有裸露的岩石。开普勒-186f 最迷人的地方,不是它已经被证明像地球,而是它把一个问题摆在我们面前:一颗大小接近地球、位于宜居带外缘的行星,究竟需要怎样的大气才能留住水?答案可能藏在下一代望远镜的光谱里。
银河系里,红矮星是最常见的恒星。围绕它们运行的小行星还有很多。开普勒-186f 只是其中一颗,却像一扇半开的门:门后可能是湿润的海岸,也可能是干燥的荒原。你更愿意相信哪一种?
延伸阅读
- 卡尔·萨根《宇宙》
- BBC纪录片《宇宙的奇迹》
- NASA Exoplanet Exploration 官网