trappist1e係外行星）
·描述：位於宜居帶的岩石係外行星
·身份：圍繞超冷紅矮星trappist1運行的行星，距離地球約40光年
·關鍵事實：七行星係統中第四顆行星，可能擁有液態水和大氣層，是尋找地外生命的重點目標。
trappist1e：宇宙中最像地球的“鄰居”第一篇）
引言：當我們談論“地外生命”，我們究竟在找什麼？
2017年2月22日，nasa召開了一場震驚全球的新聞發布會。發布會上，天文學家米歇爾·吉隆icgion）舉起一張幻燈片——畫麵中，七顆行星圍繞著一顆比木星大不了多少的紅矮星運轉，每顆行星的軌道都擠在恒星周圍的“宜居帶”內。他說：“我們發現了太陽係之外最像我們家園的地方。”
這顆恒星叫trappist1，距離地球40光年；這七顆行星中，第四顆被命名為trappist1e。它像地球一樣是岩石行星，剛好躺在“液態水可能存在”的區域，甚至可能有大氣層。一夜之間，trappist1e成為全球媒體的焦點——人類尋找地外生命的征程，第一次有了如此“觸手可及”的目標。
但在沸騰的輿論背後，很少有人知道：trappist1係統的發現，是天文學家用二十年時間“磨”出的成果；trappist1e的“宜居性”，藏著紅矮星與行星之間最複雜的互動；而我們對它的所有猜想，都需要下一代望遠鏡的“火眼金睛”來驗證。
這一篇，我們將從紅矮星的“小世界”出發，一步步拆解trappist1係統的誕生，還原trappist1e的“身份檔案”，並追問：它真的能成為“第二個地球”嗎？
一、紅矮星：宇宙中最“低調”的恒星，卻藏著最多的秘密
要理解trappist1e，必須先理解它的“母星”——trappist1。這不是一顆普通的恒星，而是超冷紅矮星utraodarf），屬於型紅矮星中最冷的分支光譜型8v）。
1.1紅矮星的“定義”：小、冷、久
紅矮星是宇宙中最常見的恒星類型，占銀河係恒星總數的70以上。但它們的“個性”與太陽這樣的g型黃矮星截然不同：
體積小：trappist1的質量僅為太陽的8，半徑是太陽的12——如果把太陽比作一個籃球，trappist1就是一顆玻璃彈珠；
溫度低：表麵溫度約2550k太陽是5778k），發出的光以紅外為主，可見光極其微弱——在地球上，用肉眼根本看不到trappist1；
壽命長：紅矮星的核聚變反應極慢，壽命可達數萬億年宇宙當前年齡約138億年）——它們是宇宙中的“長壽冠軍”。
這些特點讓紅矮星一度被天文學家忽視：它們太暗了，難以觀測；溫度太低，宜居帶離恒星極近，行星容易被潮汐鎖定一麵永遠對著恒星，另一麵永遠黑暗）。直到21世紀初，隨著高靈敏度望遠鏡的出現，紅矮星才重新進入科學家的視野。
1.2trappist1的“家”：銀河係中的“隱士”
trappist1位於寶瓶座aarius），距離地球約40光年約380萬億公裡）。這個距離在宇宙尺度上不算遠——用光速飛行，隻需要40年就能到達；但對於人類目前的航天技術來說，仍是無法企及的遠方。
天文學家通過視差法paraax）測量了它的距離：當地球繞太陽公轉時，trappist1在天空中的位置會發生微小偏移，通過這個偏移量可以計算出距離。40光年的距離，意味著我們現在看到的trappist1，是它在1983年發出的光——那時，中國的改革開放剛滿15年，互聯網還在起步階段。
二、trappist1係統：七顆行星的“擁擠樂園”
2015年，比利時列日大學的天文學家團隊啟動了“trappist”項目transitingpasandpaesiassateespe，淩日行星與星子小望遠鏡），目標是尋找圍繞超冷紅矮星的類地行星。他們選擇了trappist1作為首個觀測對象——因為它足夠暗，淩日信號行星從恒星前麵經過時導致的亮度下降）更容易被捕捉。
2.1發現之旅：從“可疑信號”到“七行星係統”
trappist望遠鏡位於智利的阿塔卡馬沙漠，配備了一台高靈敏度的d相機。2015年9月，天文學家開始監測trappist1的亮度，每半小時拍一張照片，持續了數個月。
小主，這個章節後麵還有哦，請點擊下一頁繼續閱讀，後麵更精彩！
很快，他們發現了周期性的亮度下降：每隔幾天，trappist1的亮度會輕微下跌——這是行星淩日的典型信號。團隊成員、天文學家埃馬紐埃爾·賈諾特eanuejehin）回憶：“我們一開始以為是儀器誤差，但信號太規律了，不可能是噪音。”
接下來的兩年裡，他們用斯皮策空間望遠鏡spitzerspaceteespe）的紅外相機進行確認——因為紅矮星的紅外輻射更強，淩日信號的精度更高。2017年2月，他們公布了最終結果：trappist1周圍有七顆類地行星，軌道都在恒星的“宜居帶”附近。
2.2七行星的“排列”：擠在恒星的“手腕上”
trappist1係統的行星軌道極其緊湊——七顆行星的軌道半徑都在0.01到0.06天文單位之間1天文單位=地球到太陽的距離，約1.5億公裡）。相比之下，水星到太陽的距離是0.39天文單位，木星是5.2天文單位——trappist1的行星係統，就像把太陽係的水星、金星、地球、火星、木星、土星、天王星全部塞進水星軌道以內。
用賈諾特的話來說：“如果把trappist1放在太陽的位置，七顆行星都會在太陽係內部運轉，甚至比水星還近。”這種緊湊結構，源於紅矮星的“弱引力”——因為恒星質量小，行星不需要離得太遠就能保持軌道穩定。
三、trappist1e：第四顆行星，剛好在“宜居帶”的中心
在trappist1的七顆行星中，trappist1e是第四顆，也是最受關注的“宜居候選者”。它的參數，完美契合人類對“類地行星”的想象：
3.1基本屬性：和地球“差不多大”
通過淩日法，天文學家計算出trappist1e的：
軌道半徑：0.028天文單位約420萬公裡）——相當於水星到太陽距離的19；
軌道周期：6.1天——也就是說，trappist1e上的一年隻有6天；
質量：0.69倍地球質量通過恒星的“徑向速度”變化計算，即行星引力對恒星的拉扯）；
半徑：0.92倍地球半徑通過淩日時的亮度下降幅度計算）；
密度：5.6克立方厘米地球密度是5.5克立方厘米）——幾乎和地球一樣。
密度是判斷行星成分的關鍵指標。trappist1e的密度與地球接近，說明它和地球一樣，是岩石行星：有一個鐵鎳核心，外麵包裹著矽酸鹽ante地幔），可能還有固態或液態的地核。
3.2宜居帶的位置：剛好“不冷不熱”
對於紅矮星來說，“宜居帶”的定義與太陽係完全不同——因為紅矮星溫度低，宜居帶必須離恒星更近，才能讓表麵溫度允許液態水存在。
天文學家用“保守宜居帶”nservativeezone）來衡量：即行星表麵溫度在0c到100c之間，液態水可以穩定存在。對於trappist1來說，這個範圍是0.01到0.03天文單位。而trappist1e的軌道半徑是0.028天文單位，剛好落在宜居帶的中心區域。
通過氣候模型計算，trappist1e的表麵溫度約為25c地球是15c）——如果它有大氣層，這個溫度剛好適合液態水存在。
3.3“類地”的證據：從密度到軌道
trappist1e的“類地性”，不止體現在大小和溫度上：
軌道偏心率：0.007地球是0.017）——幾乎是正圓軌道，不會有極端季節變化；
潮汐鎖定：由於離恒星太近，trappist1e很可能被潮汐鎖定——一麵永遠對著恒星“白天”），另一麵永遠黑暗“夜晚”）。但它的一天等於6.1地球天，所以“白天”和“夜晚”的溫差可能不會太大類似月球，但因為有大氣層，溫差會被縮小）；
恒星輻射：trappist1的亮度是太陽的0.05，但trappist1e離得近，接收到的輻射總量與地球差不多約為地球的1.1倍）——這意味著，它的能量輸入與地球類似，足以維持液態水。
四、宜居性的“問號”：trappist1e的“生存挑戰”
儘管trappist1e看起來完美，但它要成為“第二個地球”，還麵臨三個致命問題：大氣層是否存在？液態水能否穩定存在？恒星活動會不會剝離它的大氣？
4.1大氣層：生命的“保護罩”
大氣層對行星的重要性，不言而喻：它能保持表麵溫度，阻擋有害輻射，提供呼吸的氣體。但紅矮星的行星，很難保留大氣層——因為恒星的“恒星風”高速帶電粒子流）更強，會慢慢剝離行星的大氣。
這章沒有結束，請點擊下一頁繼續閱讀！
trappist1的恒星風強度是多少？天文學家通過日冕物質拋射e）觀測計算：trappist1的e頻率約為每年10次，比太陽強，但能量更低因為恒星小）。對於trappist1e來說，這是個“雙刃劍”：一方麵，e會剝離大氣；另一方麵，行星的磁場可能偏轉一部分恒星風。
trappist1e有沒有磁場？這還是未知。但作為岩石行星，它很可能有一個液態鐵核——隻要核心在轉動，就能產生磁場。如果磁場足夠強，它的大氣層就能保留下來；如果磁場弱，大氣會被恒星風慢慢吹走，最終變成“裸奔”的岩石球。
4.2液態水：是“存在”還是“曾經存在”？
即使有大氣層，trappist1e的液態水也可能麵臨威脅：潮汐鎖定的影響。
因為被潮汐鎖定，trappist1e的“白天”半球會被恒星持續照射，溫度可能高達100c以上，水會蒸發成氣體；“夜晚”半球則永遠黑暗，溫度可能降到100c以下，氣體又會凝結成冰。隻有“晨昏線”白天與黑夜的交界處）的溫度可能在0c左右，液態水可能在那裡存在。
但天文學家通過氣候模型發現：如果trappist1e有足夠的大氣層比如地球大氣壓的12倍），熱量可以從“白天”半球傳輸到“夜晚”半球，從而讓全球溫度保持在0c以上。這種情況下，液態水可以覆蓋整個行星表麵，就像地球一樣。
4.3生命的“門檻”：從“宜居”到“有生命”
即使trappist1e有液態水和大氣層，也不代表一定有生命。生命的誕生，還需要更多的條件：
有機分子：比如氨基酸、核苷酸，這些是生命的基礎；
能量來源：比如陽光、海底熱泉，為生命提供能量；
穩定的環境：行星的軌道、恒星的活動不能太劇烈，否則生命無法長期演化。
trappist1e的有機分子情況如何？目前還沒有直接觀測數據，但天文學家推測：由於它離恒星近，接收到的紫外線輻射比地球少，有機分子可能更難形成——但紅外輻射更強，可能促進某些有機反應。
五、為什麼是trappist1e？它是人類尋找地外生命的“最佳候選”
儘管有諸多挑戰，trappist1e仍然是人類目前發現的最像地球的係外行星。原因有三個：
5.1距離近：未來可觀測
40光年的距離，對於jst詹姆斯·韋伯空間望遠鏡）來說，剛好可以詳細觀測。jst的紅外能力，可以穿透trappist1e的大氣層，分析其成分——比如是否有水蒸氣、二氧化碳、氧氣。如果檢測到氧氣，那將是“生命存在”的強烈信號因為地球的氧氣來自光合作用）。
5.2係統完整：對比研究的好樣本
trappist1的七顆行星，是研究係外行星演化的“天然實驗室”。比如：
1b、1c是內行星，離恒星太近，表麵溫度高達幾百c，不可能有液態水；
1f、1g、1h是外行星，離恒星太遠，表麵溫度低於0c，水會凍結；
隻有1e、1d第三顆行星）在宜居帶內——對比這兩顆行星，可以了解“宜居性”的邊界在哪裡。
5.3公眾關注：推動科學進步
trappist1係統的發現，讓“地外生命”從“科學假設”變成了“公眾話題”。各國政府和科研機構紛紛加大對係外行星研究的投入——比如nasa的nancygraceroan望遠鏡未來的寬視場紅外望遠鏡），計劃2027年發射，將尋找更多類似trappist1e的行星。
結尾：trappist1e，我們離“第二個地球”還有多遠？