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兹发现的那么大的气体行星存在于一颗恒星附近的可能性。日内
瓦小组的发现促使马西和巴特勒回到他们的研究资料上,以一种
新的眼光重新审视它们。
不久他们就发现一组合乎要求的天体,并从此成为寻找太阳
系外的行星的最成功的研究小组。到本书写作之时,在已经证实
或几近证实的大约一打太阳系外的行星中有7颗是他们发现的。
他们的第一项发现是一颗环绕恒星室女座70转动的行星。那是一
颗后来被称为“偏心的”行星,质量大约是木星的9倍,绕轨道
转动一周需要117天。其所以偏心是由于它沿着一条十分扁长的
椭圆轨道绕室女座70转动。
我们太阳系行星的轨道全都是椭圆形的,但是这些轨道都只
是略微偏离圆形轨道。而马西和巴特勒新发现的行星则沿着一条
很扁的椭圆轨道运动。该轨道把这颗行星带到距离其恒星不足0.27
天文单位,或者说大约2500万英里(4000)万千米)的地方,
而后又远行至距离该恒星0.59天文单位(大约5000万英里或
8000万千米)处。在这一发现期间,马西和巴特勒又宣布发现了
第三颗行星。这次是一颗环绕大熊座47转动的行星。它被认为是
又一颗像木星那样的行星,只是质量为木星的2倍。它的轨道很
平常,与其恒星的距离是地球到我们太阳的距离的2倍,绕轨道
运行一周大约需要3年时间。
自从这些发现公布以来,太阳系外的行星名单不断加长。这
些新发现的行星中有些被认为偏心率过大,以至对它们究竟是不
是普通意义上的行星产生了疑问。如果它们不是行星又是什么呢?
这仍然是个谜。正如马西和巴特勒所说:“也许它们是理论家们
目前还毫无概念的新天体。”'2'
最近,一个新术语——“超行星”被用来描绘一组新近观测
到的更加遥远的天体。它们全都是大天体,可又不像褐矮星,因
为用光谱分析法分析它们的化学成分显示它们的形成与通常恒星
的形成方式(由大量的气体和尘埃融合而成)不同。然而,它们
也不像天文学家以前所见到的行星,可能是两个或更多的气体巨
行星碰撞的产物。对天文学家来说,最使人迷惑不解的是这些发
现愈来愈清楚地表明,几乎所有这些行星全都在距离它们的恒星
很近的地方(比水星离我们的太阳还要近)。
在最近这些发现之前,行星学家们深信行星只有两种:一种
是像木星那样的气体巨行星,它们比地球大许多倍,在相对较远
的距离上环绕恒星转动(在我们太阳系中,这类行星包括木星、
土星、天王星和海王星);另一种是像地球那样的岩石行星,它
们是固态的,比气体的巨行星小得多,它们的轨道离太阳也近得
多。这后一组包括水星、金星、地球和火星。②以前科学家从未
想象过一颗像木星那样大的行星居然会在离一颗恒星那么近的轨
道上,就像新发现的那些环绕飞马座51、室女座70和其他恒星转
动的天体那样。
当然,这些奇特的行星率先被发现的理由显而易见。探测恒
星的晃动,以确定它是不是一颗行星的主宰,这种技术显然有利
于那些附近有较大天体存在的恒星。因为相比之下它们的引力不
规则变化最容易辨别。尽管如此,这么大的行星竟会在如此接近
其恒星的距离上存在,这一点仍然相当令人惊诧:它们究竟是怎
么形成的?究竟是什么使它们没有被那颗质量更大的恒星消耗殆
尽?
要了解这一点,我们必须看一下通常用来解释像我们太阳系
这样的行星系统形成的流行理论。根据最现代的观念,一颗年轻
恒星被一团尘埃、气体和冰块组成的圆盘包围着。如果有一大团
物质在圆盘中集聚,质量达到地球的好几倍,那么它的引力场就
会变得很强,足以消耗附近的大量气体,从而形成天文学家称为
“原行星”的天体,它可能成为像木星那样的气体巨行星。而形
成较小的行星则是由于尘埃和冰块凝结形成一个坚实的核心,然
后冷却产生像地球和火星这样的行星。
根据这一理论,在环绕年轻恒星的盘里形成的大的气态天体
被热和太阳风往外推,而在恒星胚胎期的初期这种推力尤为强大。
自从发现了至少4颗像木星那样的行星在较近的范围内环绕
它们的恒星转动后,这一理论就必须改写了。最新的理论是,在
适宜的条件下,有些气体巨行星会开始快速自转,并沿着螺旋形
的轨迹朝它们的恒星转去。它们炽热的余迹将消灭一切像地球那
样的行星。其中有些也许会冲进它们的恒星,有些则显然没有。
这一事实可以作如下解释:当巨行星接近它的恒星时,复杂的引
力相互作用使行星快速自转的动量转换成轨道运动的能量,行星
因此得以在靠近恒星的轨道上稳定地转动。
对那些寻求其他星球上是否存在生命这一问题的答案的人来
说,天文学家最近的发现是一把双刃剑。一方面,它说明除了我
们的太阳系以外还有许多别的行星系统。然而,另一方面,令人
沮丧的是迄今为止所发现的行星系统的性质。
在迄今确认的十几个行星系统中,大多数是以这种或那种形
式而显得颇为古怪;就是说,它们不完全符合太阳系的结构模式。
老的标准模式的基本点就是认为恒星附近只有小的、固态的行星。
这种想法业已证明是相当错误的。除此以外,人们日渐怀疑(这
种怀疑背后有强有力的研究作支持)我们太阳系的某些特性是否
能在长时期内保持稳定。一个重要的例子就是最近构想的下述理
论,该理论认为气体巨行星的作用就像“行星牧羊犬”,它们会
“肃清”像陨石和彗星那样威胁生命的危险天体,保护内层的行
星,使智慧生命能够在它们上面形成。
图13 行星动物园的成员。
据此推理,假如生命真的能在类似环绕飞马座51转动的行星
系统上形成(暂且不说这个系统的气体巨行星的位置如此出格,
它就逗留在那颗恒星近旁),那么,由于这个系统里似乎没有其
他巨行星处于木星那样的距离上,它里面的行星就不能像理论上
所说的我们太阳系中的行星那样受到保护。
在迄今为止所探测到的所有的行星系统中,看上去与我们最
相似的可能是大熊座47附近的一颗行星。大熊座47与太阳相似,
它是一颗G0型星,所探测到的行星的大小在我们预期的气体巨行
星范围内,质量是木星的2~ 3倍。最重要的是,它基本上在合适
的位置上——距离大熊座47约2亿英里(约3.2亿千米),相比
之下,木星的轨道与太阳相距约4.8亿英里(约7.8亿千米),
并且它的轨道也不是偏心的。
另一个可能的对象是拉朗德21185系统。它是由匹兹堡大学
的盖特伍德(George Gatewood)进行探测的。拉朗德21185这颗
红矮星正好是我们最近的恒星邻居之一,离地球只有8.25光年。
盖特伍德认为他发现了两颗环绕拉朗德21185转动的气体巨行星。
这两颗行星大小几乎正好与木星一样:一颗在距离它的恒星略大
于2个天文单位的位置上(相当于我们太阳系中小行星带的轨
道),另一颗在11个天文单位处,比我们太阳系土星的位置稍远
一点。然而,盖特伍德运用了一种与大多数天文学家不同的测量
技术,这种方法并不立即给出精确的质量或轨道距离值,他的发
现仍然有待证实。
那么,这些发现对我们寻找其他星球上的生命究竟有什么意
义呢?
看来生命在具有离恒星很近的木星型行星的系统中形成的可
能性