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距离地球仅39光年的地方发现新的太阳系TRAPPIST-1 七颗类地行星环绕

这幅绘图想像从TRAPPIST-1恒星系统中的一颗行星往外看的景象，这颗恒星拥有七颗和地球大小相近的行星。 ILLUSTRATION BY M. KORNMESSER， SPACEENGINE.ORG/ESO

这张示意图把TRAPPIST-1的七颗行星，与太阳系内侧的行星，和木星四颗最大卫星的轨道相互比较。 （红色轨道为TRAPPIST-1，白色轨道为木星与四颗最大卫星）ILLUSTRATION BY O. FURTAK， ESO

视频：低温矮星周围的七颗系外行星
据美国国家地理（撰文：Nadia Drake 编译：胡佳伶）：科学家发现，在39光年外，有七颗大小与地球相近的行星环绕着一颗恒星，而且行星表面环境极有可能适合液态水存在。
科学家在2017年2月22日公布了一项大发现：在地球附近的一颗恒星，竟拥有七颗和地球大小相近的岩质行星，其中有些行星的表面可能有液态水（甚至是生命）存在。
这些行星所绕行的恒星，是距离地球仅39光年的TRAPPIST-1。行星之间靠得很近，因此你也能在这些行星的天空中，看到其他的行星，有时候是闪闪发光的弯弯月牙形状，有时候则是比满月还大上两倍的圆。
这个奇景一定很美。这篇发表在《自然》（Nature）的论文共同作者剑桥大学的阿穆里．托奥德（Amaury Triaud）这么说。
现在，TRAPPIST-1系统和其他几个恒星一样，成了目前除了太阳系外，拥有最多行星的恒星系统（太阳系有八个行星，但不包括冥王星等矮行星）。这个发现意味着，和地球大小相近的行星比之前所想像的还要多。
现在，TRAPPIST-1成了在地球附近寻找生命迹象的首选区域。在TRAPPIST-1系统中，恒星和行星的相对大小，以及这个恒星与地球距离较近，将来或许我们能在这些行星的大气中，侦测到会行呼吸作用的生物特征。
又发现适居带的系外行星这件事，或许已经让人厌倦。不过这项发现的重点，其实在于研究系外行星的优先顺序已经改变，而且更专注在另一个层面了，美国航太总署（NASA）的娜塔利．贝塔哈（Natalie Batalha）表示：温度适宜，而且和地球大小差不多的系外行星在银河系里很常见，但现在的研究重点是要找到离我们够近的系外行星，才能分析行星大气的特征。
TRAPPIST-1恒星距离我们仅有39光年，一起来认识周围的行星有哪些精彩故事。
幸运数字七
如果你觉得TRAPPIST-1这个名字听来有点熟悉，那是因为在将近一年前，科学家才利用位在智利、摩洛哥、南非和其他地方的望远镜，发现这颗恒星有系外行星的大消息。 2016年5月，这个团队找到证据显示，这颗恒星至少有三颗行星，他们认为其中有些行星大小和地球相近，而且有可能适合生命存在。接着在7月，麻省理工学院的朱利安．德维特（Julien de Wit）又发表论文，报告其中两颗行星可能拥有浓厚的大气，就像是地球和金星。
现在，美国航太总署的史匹哲太空望远镜（Spitzer Space Telescope）花了整整20个昼夜紧盯着TRAPPIST-1，终于发现并确认这个恒星拥有更多行星。虽然说它们的母恒星很不起眼，质量只有太阳的8%，亮度也大约只有太阳的千分之一。这种恒星是银河系里最常见的一种，称为M矮星。这颗恒星照耀在行星七姐妹上的微弱光芒，主要落在红外光波段－－我们无法以肉眼看到红外光，只能感觉到它的温度。
但史匹哲望远镜能够看到红外光，当望远镜对准这颗恒星时，出现了一些特殊的现象。这颗恒星的光芒会周期性地变暗－－这是因为行星在经过恒星前方时，在恒星表面投下影子，暴露了自己的行踪。科学家在明亮不定的光度变化曲线中，辨认出七颗行星的特征。
其中三颗是原本2016年公布和地球大小相近的行星。有趣的是，科学家在仔细检查后，发现2016年所公布的其中一颗行星，其实不只一颗。
最后，这七颗行星从星光中透露行踪，奏出宇宙里的七重奏。
其中内侧的六颗行星讯号已非常确信，第七颗行星应该也是真的，蒙特娄大学的罗伦．韦斯（Lauren Weiss）表示：如果TRAPPIST-1能有这么多行星，那么其他为数众多的小恒星，也可能会有这么多行星。
这几颗行星的名字分别叫做TRAPPIST-1b、1c……，一直到TRAPPIST-1h。行星上的一年从1.5到约20个地球日不等。它们紧紧依偎着母恒星，与恒星的距离比水星到太阳还要更近。这些行星就像拥挤的一家兄弟姊妹，彼此的重力互相影响，又拖又拉的，因此史匹哲望远镜观察到的光度变化模式，呈现出稍稍延迟和些微扰动的现象。
科学家根据这些扰动，能够决定行星的大略质量。他们发现这些行星不但跟地球大小相近，也和地球的质量差不多。也就是说，这七姊妹可能是岩质行星，不过韦斯也表示，这些行星也可能其实很小，但外围被一大层蓬松的大气笼罩着。
但科学家仍无法确定TRAPPIST-1h的轨道。其中三颗行星－－TRAPPIST-1e、TRAPPIST-1f和TRAPPIST-1g，似乎刚好位在恒星的适居带内。这表示如果行星的内部结构和大气状况适合，行星表面的温度能让液态水汇聚、流动。
在这之前，科学家主要都是在类似太阳的恒星周围，寻找与地球相似的行星。这项发现和其他之前的研究指出，即使是又小又暗的恒星，也可能拥有像地球一样的行星－－这对致力寻找银河系中究竟有多少这类行星的科学家来说，是个大好消息。
这篇论文的作者非常幸运，能在这么少的资料中，就找到七颗大小和地球相近的行星发生凌星现象。这表示，像我们太阳系这样有四颗大小和地球相近行星的系统，并没有什么特别的。莱登大学伊格纳斯．斯纳兰（Ignas Snellen）在同期刊出的评论文章中这么说。
寻找生命
科学家们对从恒星算来的第五颗岩质行星－－TRAPPIST-1f特别感兴趣，他们认为这颗行星恰好位在最适合生命存在的位置。
但也不全然都是好消息，所以对找到外星生命这件事，还是别太过于兴奋。
首先，这个系统的大小和构造，和木星以及四颗较大的木星卫星类似，这四颗卫星绕行木星时，一直都以同一面对着这颗巨大的行星。 TRAPPIST-1的行星也是这样，也就是说，这几个系外行星面对恒星的那半球始终炎热，另外背对恒星的半球，则是永无止尽的漫漫长夜。
这并不代表这些行星无法演化出生命（尤其是如果有大气的状况）但确实有些难度，这篇论文的共同作者、列日大学的迈克尔．吉隆（Michaël Gillon）表示。
另外，这些行星与母恒星靠得太近了，彼此也都挤在一起。在轨道上运行时，重力会压缩并加热行星内部，就像木星对它的几颗大卫星，也有类似的效应。
这个过程称为潮汐加热，这也是为什么木卫二欧罗巴（Europa）内部有全球性的海洋流动，和木卫一埃欧（Io）是全太阳系火山活动最活跃的地方。
所以，尽管这些行星可能很温暖，但其中几颗可能会像木卫一埃欧那样，每2000年左右，就因为内部的火山活动，而使地貌完全改变。 与其说那边是温暖的海滩，我觉得用『宜居』来形容更贴切。韦斯说。
最重要的一点是，行星的表面温度其实主要取决于行星本身的特征，尤其是大气状态。看看像地狱一样炙热的金星就可以知道了－－这都得归咎于金星表面大量令人窒息的温室气体。
这可不是说科学家对在TRAPPIST-1系统中寻找生命不感兴趣。其实，他们已经开始付诸行动了。哈伯太空望远镜正忙着监测这些系外行星的大气，美国航太总署的克卜勒太空望远镜自2016年12月开始，也始终紧盯这个系统，寻找更多行星，期望对这些行星有更多认识。
在接下来的几年里，詹姆斯．韦伯太空望远镜（James Webb Space Telescope）应该可以更仔细观测TRAPPIST-1和系统中的行星。
对科学家来说，要在这个系统寻找什么样的生命特征，是个相当棘手的问题，毕竟利用TRAPPIST- 1的红外光所演化出的生命型态，一定和地球很不一样。比起单一的分子特征，生命的迹象可能会以调整几种化合物比例的方式显露出来。
这真的是各种不同分子的组合，吉隆说：光有氧气是不够的。无论如何，仔细观测这些行星的大气，是将来非常重要的一步。而且天文学家总有可能像这次一样幸运，发现我们熟悉的东西。
托奥德表示：如果那里的生命蓬勃发展，并且和地球上的生命释放出类似的气体，那么，总有一天我们会找到的。