寻找“地球2.0”有新进展：紫台揭示红矮星周围宜居行星如何形成
交汇点客户端2022-03-08 20:39
交汇点讯 探索地球以外的宜居行星（即地球2.0），是天文学的基础研究前沿。相关研究将回答“地球是否唯一”以及“行星如何成为生命摇篮”等重大科学问题。
中国科学院紫金山天文台研究团队，基于行星形成的模拟研究，揭示了红矮星周围的宜居行星的形成机制，相关成果近日发表在英国《皇家天文学会月报》上。该成果为寻找“地球2.0”提供了理论依据。
中国科学院紫金山天文台“行星科学与深空探测实验室”首席研究员、中国科学院行星科学重点实验室主任季江徽介绍，行星系统中适合生命存在的行星轨道范围被称为“宜居带”，比如太阳系的宜居带分布在金星轨道和火星轨道之间，地球就刚好在其中。自1995年发现第一颗太阳系外行星以来，目前天文学家在其他恒星周围已探测到近5000颗系外行星，其中有数十颗宜居类地行星被发现，它们基本上都分布在红矮星附近。
红矮星占恒星总数的73%，它们表面温度低、颜色偏红，质量比太阳小得多。离太阳系最近的（4.2光年）恒星比邻星便是一颗红矮星。
红矮星周围的类地行星是怎样形成的？通常有两种理论：一种认为，目前观测到的类地行星基本上在当地生成，相当于“土著”行星；还有一种认为，这些行星最初并不在当前观测的轨道位置，而是在形成过程中与原行星盘发生角动量交换，从而向内迁移或向外迁移（反向迁移），也就是“移民”行星。
因此，基于不同的原行星盘模型及行星形成的理论，可以深入探究红矮星附近类地行星的形成演化历史。
通过研究，科研人员发现，“土著”行星由于只能吸积附近原行星盘的物质，导致所形成的行星质量偏小，并且由于缺乏含水物质的传输，因此一般不具有宜居性。
“移民”行星则不同，它们在迁移过程中，可以吸积较多星子而生长成质量更大的类地行星。向内迁移的行星，距离红矮星非常近，只有0.01-0.03个天文单位，而反向迁移的行星距离适中，且在宜居区内形成的行星大多含有约10%的水，因此这些行星很可能具有宜居性。
“也就是说，红矮星系统内的类地行星，大部分都是‘移民’，而不是‘土著’。”季江徽说。
科研团队进一步研究了红矮星系统中类地行星的生成率，发现反向迁移机制形成的行星分布与观测数据具有较高的吻合度，即红矮星周边的类地行星，反向迁移的“移民”最多，向内迁移的“移民”次之，“土著”最少。
为深入研究类太阳型恒星和红矮星周围的宜居行星，紫金山天文台提出了“近邻宜居行星巡天计划”，通过发射一个1.2米口径的高精度天体测量空间望远镜，巡查距太阳系32光年外的100个类太阳恒星，探测宜居带类地行星或超级地球，并普查近邻行星数目、真实质量和三维轨道等信息。
新华日报·交汇点记者 蔡姝雯
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