新發現類地行星七姊妹

科學家發現，在39光年外，有七顆大小與地球相近的行星環繞著一顆恆星，而且行星表面環境極有可能適合液態水存在。

科學家在2017年2月22日公布了一項大發現：在地球附近的一顆恆星，竟擁有七顆和地球大小相近的岩質行星，其中有些行星的表面可能有液態水（甚至是生命）存在。

這些行星所繞行的恆星，是距離地球僅39光年的TRAPPIST-1。行星之間靠得很近，因此你也能在這些行星的天空中，看到其他的行星，有時候是閃閃發光的彎彎月牙形狀，有時候則是比滿月還大上兩倍的圓。

「這個奇景一定很美。」這篇發表在《自然》（Nature）的論文共同作者劍橋大學的阿穆里．托奥德（Amaury Triaud）這麼說。

現在，TRAPPIST-1系統和其他幾個恆星一樣，成了目前除了太陽系外，擁有最多行星的恆星系統（太陽系有八個行星，但不包括冥王星等矮行星）。這個發現意味著，和地球大小相近的行星比之前所想像的還要多。

現在，TRAPPIST-1成了在地球附近尋找生命跡象的首選區域。在TRAPPIST-1系統中，恆星和行星的相對大小，以及這個恆星與地球距離較近，將來或許我們能在這些行星的大氣中，偵測到會行呼吸作用的生物特徵。

「又發現適居帶的系外行星這件事，或許已經讓人厭倦。不過這項發現的重點，其實在於研究系外行星的優先順序已經改變，而且更專注在另一個層面了，」美國航太總署（NASA）的娜塔利．貝塔哈（Natalie Batalha）表示：「溫度適宜，而且和地球大小差不多的系外行星在銀河系裡很常見，但現在的研究重點是要找到離我們夠近的系外行星，才能分析行星大氣的特徵。」

低溫矮星周圍的七顆系外行星

TRAPPIST-1恆星距離我們僅有39光年，一起來認識周圍的行星有哪些精彩故事。

幸運數字七

如果你覺得TRAPPIST-1這個名字聽來有點熟悉，那是因為在將近一年前，科學家才利用位在智利、摩洛哥、南非和其他地方的望遠鏡，發現這顆恆星有系外行星的大消息。2016年5月，這個團隊找到證據顯示，這顆恆星至少有三顆行星，他們認為其中有些行星大小和地球相近，而且有可能適合生命存在。接著在7月，麻省理工學院的朱利安．德維特（Julien de Wit）又發表論文，報告其中兩顆行星可能擁有濃厚的大氣，就像是地球和金星。

現在，美國航太總署的史匹哲太空望遠鏡（Spitzer Space Telescope）花了整整20個晝夜緊盯著TRAPPIST-1，終於發現並確認這個恆星擁有更多行星。雖然說它們的母恆星很不起眼，質量只有太陽的8%，亮度也大約只有太陽的千分之一。這種恆星是銀河系裡最常見的一種，稱為M矮星。這顆恆星照耀在行星七姐妹上的微弱光芒，主要落在紅外光波段－－我們無法以肉眼看到紅外光，只能感覺到它的溫度。

但史匹哲望遠鏡能夠看到紅外光，當望遠鏡對準這顆恆星時，出現了一些特殊的現象。這顆恆星的光芒會週期性地變暗－－這是因為行星在經過恆星前方時，在恆星表面投下影子，暴露了自己的行蹤。科學家在明亮不定的光度變化曲線中，辨認出七顆行星的特徵。

其中三顆是原本2016年公布和地球大小相近的行星。有趣的是，科學家在仔細檢查後，發現2016年所公布的其中一顆行星，其實不只一顆。

最後，這七顆行星從星光中透露行蹤，奏出宇宙裡的七重奏。

「其中內側的六顆行星訊號已非常確信，第七顆行星應該也是真的，」蒙特婁大學的羅倫．韋斯（Lauren Weiss）表示：「如果TRAPPIST-1能有這麼多行星，那麼其他為數眾多的小恆星，也可能會有這麼多行星。」

這幾顆行星的名字分別叫做TRAPPIST-1b、1c……，一直到TRAPPIST-1h。行星上的一年從1.5到約20個地球日不等。它們緊緊依偎著母恆星，與恆星的距離比水星到太陽還要更近。這些行星就像擁擠的一家兄弟姊妹，彼此的重力互相影響，又拖又拉的，因此史匹哲望遠鏡觀察到的光度變化模式，呈現出稍稍延遲和些微擾動的現象。

科學家根據這些擾動，能夠決定行星的大略質量。他們發現這些行星不但跟地球大小相近，也和地球的質量差不多。也就是說，這七姊妹可能是岩質行星，不過韋斯也表示，這些行星也可能其實很小，但外圍被一大層蓬鬆的大氣籠罩著。

但科學家仍無法確定TRAPPIST-1h的軌道。其中三顆行星－－TRAPPIST-1e、TRAPPIST-1f和TRAPPIST-1g，似乎剛好位在恆星的適居帶內。這表示如果行星的內部結構和大氣狀況適合，行星表面的溫度能讓液態水匯聚、流動。

在這之前，科學家主要都是在類似太陽的恆星周圍，尋找與地球相似的行星。這項發現和其他之前的研究指出，即使是又小又暗的恆星，也可能擁有像地球一樣的行星－－這對致力尋找銀河系中究竟有多少這類行星的科學家來說，是個大好消息。

「這篇論文的作者非常幸運，能在這麼少的資料中，就找到七顆大小和地球相近的行星發生凌星現象。這表示，像我們太陽系這樣有四顆大小和地球相近行星的系統，並沒有什麼特別的。」萊登大學伊格納斯．斯納蘭（Ignas Snellen）在同期刊出的評論文章中這麼說。

尋找生命

科學家們對從恆星算來的第五顆岩質行星－－TRAPPIST-1f特別感興趣，他們認為這顆行星恰好位在最適合生命存在的位置。

但也不全然都是好消息，所以對找到外星生命這件事，還是別太過於興奮。

首先，這個系統的大小和構造，和木星以及四顆較大的木星衛星類似，這四顆衛星繞行木星時，一直都以同一面對著這顆巨大的行星。TRAPPIST-1的行星也是這樣，也就是說，這幾個系外行星面對恆星的那半球始終炎熱，另外背對恆星的半球，則是永無止盡的漫漫長夜。

這並不代表這些行星無法演化出生命（尤其是如果有大氣的狀況）但確實有些難度，這篇論文的共同作者、列日大學的邁克爾．吉隆（Michaël Gillon）表示。

另外，這些行星與母恆星靠得太近了，彼此也都擠在一起。在軌道上運行時，重力會壓縮並加熱行星內部，就像木星對它的幾顆大衛星，也有類似的效應。

這個過程稱為潮汐加熱，這也是為什麼木衛二歐羅巴（Europa）內部有全球性的海洋流動，和木衛一埃歐（Io）是全太陽系火山活動最活躍的地方。

所以，儘管這些行星可能很溫暖，但其中幾顆可能會像木衛一埃歐那樣，每2000年左右，就因為內部的火山活動，而使地貌完全改變。「與其說那邊是溫暖的海灘，我覺得用『宜居』來形容更貼切。」韋斯說。

最重要的一點是，行星的表面溫度其實主要取決於行星本身的特徵，尤其是大氣狀態。看看像地獄一樣炙熱的金星就可以知道了－－這都得歸咎於金星表面大量令人窒息的溫室氣體。

這可不是說科學家對在TRAPPIST-1系統中尋找生命不感興趣。其實，他們已經開始付諸行動了。哈伯太空望遠鏡正忙著監測這些系外行星的大氣，美國航太總署的克卜勒太空望遠鏡自2016年12月開始，也始終緊盯這個系統，尋找更多行星，期望對這些行星有更多認識。

在接下來的幾年裡，詹姆斯．韋伯太空望遠鏡（James Webb Space Telescope）應該可以更仔細觀測TRAPPIST-1和系統中的行星。

對科學家來說，要在這個系統尋找什麼樣的生命特徵，是個相當棘手的問題，畢竟利用TRAPPIST- 1的紅外光所演化出的生命型態，一定和地球很不一樣。比起單一的分子特徵，生命的跡象可能會以調整幾種化合物比例的方式顯露出來。

「這真的是各種不同分子的組合，」吉隆說：「光有氧氣是不夠的。」無論如何，仔細觀測這些行星的大氣，是將來非常重要的一步。而且天文學家總有可能像這次一樣幸運，發現我們熟悉的東西。

托奥德表示：「如果那裡的生命蓬勃發展，並且和地球上的生命釋放出類似的氣體，那麼，總有一天我們會找到的」。

撰文：Nadia Drake