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(zhù)更多要做的事情。例如，地球，火星和金星等行星是否巖石化？它具有板塊構造和磁場(chǎng)嗎？有大氣層嗎？

還有另一個(gè)重要的問(wèn)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(diǎn)，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(guān) 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(jìn)行了概述并且上傳到了arXiv網(wǎng)站上。

雖然在我們太陽(yáng)系中行星相距非常遙遠，他們仍然近到可以影響彼此的軌道，即使只有一點(diǎn)點(diǎn)。

對地球來(lái)說(shuō)，這意味著(zhù)與木星和土星的相互作用（主要）會(huì )拉長(cháng)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(chēng)為米蘭科維奇循環(huán)。

圖解：通過(guò)VSOP模型顯示的過(guò)去和將來(lái)的米蘭科維奇循環(huán)

總的來(lái)說(shuō)，盡管有冰河時(shí)代的滅絕事件，但這并沒(méi)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(cháng)和偏離中心呢？這對地球的可居住性意味著(zhù)什么？

南昆士蘭大學(xué)的天文學(xué)家喬尼對科學(xué)警報說(shuō)：“如果地球的軌道與水星在我們太陽(yáng)系中的軌道一樣多，那么地球將不適合人類(lèi)居住。這里將不會(huì )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，那么當它離太陽(yáng)最近時(shí)，地球比金星離太陽(yáng)更近，而當地球離太陽(yáng)最遠時(shí)，則和火星離太陽(yáng)一樣遠?！?/p>

圖解：木星的直徑比太陽(yáng)小一個(gè)數量級，比地球大一個(gè)數量級。大紅色斑點(diǎn)的大小與地球大致相同。

?圖源：wikipedia

是否木星會(huì )導致如此巨大的變化是未知的，因此霍納和一個(gè)由同事組成的國際團隊著(zhù)手進(jìn)行了一個(gè)項目來(lái)尋找答案。他們制作了太陽(yáng)系的模擬，并移動(dòng)木星來(lái)觀(guān)察會(huì )發(fā)生什么。

結果非常令人驚訝。研究團隊發(fā)現他們的模型運轉了，意味著(zhù)他們可以對太陽(yáng)系進(jìn)行模擬來(lái)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(yáng)系對米蘭科維奇循環(huán)的影響理解相不一致的內容。

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)現的一件事是，使我們的太陽(yáng)系變得不穩定實(shí)際上是很容易的，”霍納對科學(xué)警報說(shuō)。

“在我們大約四分之三的模擬中，當我們移動(dòng)木星時(shí)，我們將其放置在太陽(yáng)系在1000萬(wàn)年內解體的地方。這些行星開(kāi)始相互碰撞，并從太陽(yáng)系中噴出?！?/p>

雖然這聽(tīng)起來(lái)有點(diǎn)令人驚慌，但這些結果實(shí)際上和系外行星的研究無(wú)關(guān)，因為任何懸掛了足夠長(cháng)的時(shí)間以至于我們可以檢測到的系外行星系統極有可能是穩定的。

事實(shí)上，在我們對外星世界的探索過(guò)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，地球實(shí)際上是相當正常和宜居的。

研究人員說(shuō)，這與稀土假說(shuō)相矛盾，稀土假說(shuō)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(shuō)。

圖解：太陽(yáng)和太陽(yáng)系行星以及行星序列的描繪

稀土假說(shuō)認為，如果沒(méi)有這樣的排列，特別是沒(méi)有巨大的天然氣巨星木星（來(lái)自太陽(yáng)的第五個(gè)行星，也是最大的），地球上就不會(huì )出現復雜的生命。圖源：wikipedia

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

圖解：在類(lèi)似恒星的宜居區域中發(fā)現了數量與地球相似的行星。2015年的信息圖描繪了開(kāi)普勒62e，開(kāi)普勒62f，開(kāi)普勒186f，開(kāi)普勒296e，開(kāi)普勒296f，開(kāi)普勒438b，開(kāi)普勒440b，開(kāi)普勒442b，開(kāi)普勒452b。

?圖源：wikipedia

這些是重要的觀(guān)察結果，因為研究的最終目的是設計一個(gè)實(shí)驗來(lái)幫助縮小哪些系外行星值得進(jìn)一步的觀(guān)察的范圍。

在未來(lái)的某個(gè)時(shí)候，我們的技術(shù)將變得足夠尖端來(lái)探測可居住范圍內許多更小的、地球大小的系外行星。但是在高需求而顯微鏡時(shí)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研究。

一種方法是檢測同一恒星周?chē)壍郎掀渌低庑行菍撛诳删幼⌒缘挠绊憽?/p>

霍納解釋說(shuō)：“我們永遠不會(huì )找到只有一個(gè)行星而沒(méi)有其他行星的行星系統?！?/p>

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

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

這也意味著(zhù)還有更多的工作要做。研究團隊希望他們的工作意味著(zhù)當可居住的系外行星探測開(kāi)始涌入時(shí)，行星天文學(xué)家可以通過(guò)模擬來(lái)運行。這意味著(zhù)需要對模擬進(jìn)行調整，來(lái)觀(guān)察當你移動(dòng)太陽(yáng)系的其他行星時(shí)會(huì )發(fā)生什么，例如金星，火星和土星。

霍納說(shuō)：“我認為，這種復雜性正是我們要去深入研究的問(wèn)題?！?/p>

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

“換句話(huà)說(shuō)，如果知道行星的軌道，你能預測氣候的變化程度，而不僅僅是預測軌道如何變化。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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