水瓶座红矮星“Trappist-1”带领“迷你太阳系” ——7颗系外行星中或有生命？

研究表明，TRAPPIST-1太阳系没有像早期地球那样受到太空岩石的轰炸

巨大的太空岩石会使Trappist-1系统的行星失去同步。

七颗类地行星组成了TRAPPIST-1太阳系。（图片来源：NASA/JPL-Caltech）

如果不是因为TRAPPIST-1的七颗行星产生的科学兴趣，它将会是一颗微不足道的恒星。

天文学家在2016年首次发现了一些新世界，其中至少有三个是可能宜居的。现在，一项新的研究表明，TRAPPIST-1行星的轨道运行方式可能会揭示它们演化的线索，以及形成时期太空岩石撞击它们的频率。

位于水瓶座中距太阳40光年距离的TRAPPIST-1，被称作红矮星，是一种暗星，也是我们银河系中最常见的一种类型。

在这颗恒星周围，有七颗地球大小的系外行星，根据它们与恒星的距离，用TRAPPIST-1b到h的简单字母对其命名，它们以天文学家称为“共振”的方式运行。共振意味着虽然每颗行星完成一个轨道所需的时间不同，但每对会定期在同一起点再次相遇。

例如，距离恒星最近的TRAPPIST-1b行星每转8圈，c行星将行驶5圈，d行星绕4圈，e行星绕2圈。在一项新的研究中，科学家们认为，原行星盘在70亿年前正围绕新形成的TRAPPIST-1恒星，如果这些行星形成后在原行星盘中受到过多太空岩石的撞击，那么这种有规律的轨道运动将不会发生。

“我们发现，在这些行星形成之后，它们并不会受到物质的过多轰炸。”法国波尔多大学的天体物理学家以及该研究的主要作者肖恩·雷蒙德 (Sean Raymond) 在一份报道中指出： “这十分炫酷。当我们考虑系统中行星的其他方面时，这是很有趣的信息。”

美国和欧洲研究人员的团队在计算机上模拟了 TRAPPIST-1 系统的演变过程。科学家们正在试图找出在它们的同步轨道规律被打乱之前会有多少“东西”撞击这些行星。

雷蒙德说：“我们不能确切地说有多少东西撞击了这些行星，但由于这种特殊的共振结构，我们可以对其设定上限。我们可以说，‘它不可能超过于此’。事实证明，这个上限实际上相当低。”

科学家们在声明中说，该模型表明，TRAPPIST-1 系统中的行星一定是形成地又早又快，大约是地球形成时间的十分之一。

当 TRAPPIST-1 周围的原行星盘消失时，这些行星已经在靠近它们的母星运行。科学家们认为，充满气体和尘埃的原行星盘在新恒星形成后仅存在数百万年。研究人员说，计算机模型表明，正是这个圆盘的引力将行星吸入轨道共振。一个大型天体的撞击，类似于大约 45 亿年前在形成月球的一次碰撞中与地球相交的撞击，肯定会破坏这种同步的轨道运动。

科学家们希望了解行星生命早期阶段太空岩石轰击的强度，以帮助他们了解行星的化学成分。就地球而言，许多化学元素——包括赋予生命的水——被认为是通过撞击彗星、小行星和陨石而引入的。就其本身而言，创造月球的撞击被认为已经提供了地球目前的大部分碳和氮，这两者都是生命存在的必要先决条件。

目前，科学家们对 TRAPPIST-1 世界的化学成分所知之甚少。了解撞击它们的太空岩石的数量可能会改善这些估计。

“我们今天对这些行星的组成仍有一些限制，比如它们有多少水，”休斯顿莱斯大学的天体物理学家、该论文的合著者安德烈·伊齐多罗在声明中说。 “但我们却有很大的误差线。”

但是这些行星可能已经由含有更多氢的物质形成，并且自然比地球拥有更多的水，即使没有所有这些进入的彗星和太空岩石。

“例如，如果其中一颗行星有很多水，比如说质量分数为 20%，那么水一定是在气相的早期就已被吸收并入行星了，”伊齐多罗说。 “所以你必须明白是什么过程可以将这种水带到这个星球上。”

目前，能帮助科学家们走得更远的工具有限。但新的天文台，如计划于 2022 年开始运行的詹姆斯韦伯太空望远镜，以及有史以来最强大的太空望远镜，和2024 年在欧洲南方天文台完成的超大望远镜，可能会解决各个方面的难题.

莱斯大学的行星科学家、该论文的另一位合著者 Rajdeep Dasgupta 表示：“对于 TRAPPIST-1 系统，我们拥有这些早期形成的地球质量行星，因此，与地球形成相比的一个潜在的区别是，它们可能从一开始就存在一些氢气，并且从未经历过晚期的巨大撞击。这可能会改变行星内部的许多演化：放气、挥发性损失以及其他对宜居性有影响的东西。”

在这个谜题的最后，科学家们有望知道那些遥远的地球上是否真的可能存在生命。

BY: Tereza Pultarova

FY: 小小

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