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發現者

這個(ge)被命名為開普勒(le)-186f(開普勒(le)-186f)的(de)行(xing)星是由美國宇航局(NASA)的(de)開普勒(le)太空望遠鏡(jing)發(fa)現的(de)。

星體特征

開普勒(le)-186f不僅大小(xiao)與地球相似，而且與所環繞的(de)恒星距離(li)也剛剛好，使其地表(biao)有(you)可(ke)(ke)(ke)能存在液態的(de)水。這(zhe)顆行(xing)星的(de)各種特(te)性，使其可(ke)(ke)(ke)能擁有(you)與地球相似的(de)特(te)征。開普勒(le)-186f是其恒星星系(xi)中外(wai)圍的(de)一顆行(xing)星，處于(yu)宜居區的(de)邊緣，這(zhe)意味著(zhu)其表(biao)面溫度(du)可(ke)(ke)(ke)能過低(di)，水有(you)可(ke)(ke)(ke)能結冰。這(zhe)個(ge)行(xing)星位處適(shi)于(yu)居住區域，但不意味著(zhu)它就真(zhen)的(de)適(shi)于(yu)居住，這(zhe)個(ge)行(xing)星是地球的(de)表(biao)親，但還稱不上雙胞胎。

星體數據

這顆行星位于天鵝(e)座(zuo)(Cygnus)，大小(xiao)約(yue)為地球的1.1倍，距離地球約(yue)500光年。它與其所環繞(rao)的恒星距離不太(tai)近也(ye)不太(tai)遠。

開普勒(le)-186f圍繞(rao)(rao)著只有太陽質量一(yi)(yi)(yi)半的(de)紅矮星運(yun)動(dong)。雖然(ran)之前也(ye)曾經在“宜(yi)(yi)居(ju)帶(dai)”內發現(xian)過一(yi)(yi)(yi)些行(xing)(xing)星，但(dan)他(ta)們(men)的(de)體積(ji)相(xiang)對都比較大(da)，最小的(de)也(ye)比地(di)(di)球(qiu)大(da)40%。相(xiang)比之下，“開普勒(le)-186f”更類似(si)于地(di)(di)球(qiu)。“開普勒(le)-186f”每隔130個(ge)地(di)(di)球(qiu)日繞(rao)(rao)中央恒星公轉一(yi)(yi)(yi)周(zhou)，獲得(de)的(de)能(neng)(neng)量僅為地(di)(di)球(qiu)從太陽獲得(de)能(neng)(neng)量的(de)三分(fen)之一(yi)(yi)(yi)。科學(xue)家表示，行(xing)(xing)星位于“宜(yi)(yi)居(ju)帶(dai)”上(shang)并不(bu)一(yi)(yi)(yi)定(ding)意味著適(shi)宜(yi)(yi)生(sheng)命生(sheng)存，上(shang)面的(de)溫度還(huan)強烈依賴于其大(da)氣(qi)層的(de)組成(cheng)成(cheng)分(fen)。“開普勒(le)-186f”可看做地(di)(di)球(qiu)的(de)堂兄（Earth-cousin）而不(bu)是孿(luan)生(sheng)兄弟（Earth-twin）。雖然(ran)天(tian)文學(xue)家已經知道“開普勒(le)-186f”的(de)體積(ji)，但(dan)是其質量和組成(cheng)還(huan)是未知的(de)。根據(ju)之前的(de)研究經驗(yan)，這顆行(xing)(xing)星很可能(neng)(neng)是巖石(shi)行(xing)(xing)星。

軌道性質

開普勒(le)-186f的(de)軌(gui)道(dao)周(zhou)期為(wei)129.9天，其軌(gui)道(dao)半徑是(shi)地日距離(li)的(de)36%；因(yin)此在這個(ge)距離(li)無法確認它是(shi)否(fou)被母恒星(xing)潮汐鎖定(ding)。因(yin)為(wei)母恒星(xing)的(de)光(guang)度并(bing)不高，開普勒(le)-186f接收到(dao)的(de)輻射通量只(zhi)有地球的(de)32%。該星(xing)球位于適居帶中，但位處其邊緣(yuan)，與太陽系(xi)當中的(de)火星(xing)位置類似。

質量密度組成

開普勒-186f的(de)半(ban)徑較地球(qiu)大(da)(da)約(yue)11%。其質(zhi)(zhi)量(liang)、密度(du)與位置未(wei)知；如果該星球(qiu)全(quan)由鐵組(zu)成(cheng)(cheng)，質(zhi)(zhi)量(liang)預估(gu)0.32M⊕─3.77 M⊕（全(quan)為水(shui)或冰的(de)狀態）；如果組(zu)成(cheng)(cheng)與地球(qiu)相(xiang)近（1/3鐵、2/3硅組(zu)成(cheng)(cheng)的(de)巖石），質(zhi)(zhi)量(liang)有(you)可(ke)能(neng)會是1.44 M⊕。由氫(qing)和氦(hai)組(zu)成(cheng)(cheng)的(de)厚重大(da)(da)氣(qi)層被(bei)認為不(bu)可(ke)能(neng)在半(ban)徑小(xiao)于1.5R⊕的(de)行(xing)星形(xing)成(cheng)(cheng)。年(nian)(nian)輕的(de)紅矮星輻射(she)的(de)極(ji)紫(zi)(zi)外線量(liang)遠(yuan)高于年(nian)(nian)老紅矮星，因(yin)此行(xing)星的(de)原始大(da)(da)氣(qi)可(ke)能(neng)會在紅矮星輻射(she)大(da)(da)量(liang)極(ji)紫(zi)(zi)外線時遭(zao)到光致蒸(zheng)發，使大(da)(da)氣(qi)層中大(da)(da)量(liang)的(de)氫(qing)和氦(hai)經(jing)由流體(ti)動力質(zhi)(zhi)量(liang)流失被(bei)剝離。

協會調查目標

截至(zhi)2014年(nian)4月(yue)17日(ri)，天文(wen)學家嘗(chang)試使用艾倫(lun)望遠(yuan)鏡(jing)(jing)陣接收(shou)來自開普勒-186f的(de)無線電(dian)波約(yue)1個月(yue)的(de)時間(jian)，但是在這期間(jian)并未接收(shou)到任何被認為和外星智(zhi)慧生命科技相(xiang)關的(de)訊號。然而，如果輻(fu)射源(yuan)是輻(fu)射各同向(xiang)性，這樣的(de)電(dian)波就需要至(zhi)少(shao)阿雷西博天文(wen)臺10倍接收(shou)能(neng)力的(de)望遠(yuan)鏡(jing)(jing)才能(neng)接收(shou)到。

發現意義

NASA的(de)(de)(de)天體物理學(xue)部門總監保羅·赫茲(Paul Hertz指出(chu)，發現開普勒-186f，是找(zhao)到像地球(qiu)一(yi)樣的(de)(de)(de)星球(qiu)的(de)(de)(de)重要一(yi)步。

星體知識

宜(yi)(yi)居(ju)帶(dai)（habitable zone）是指(zhi)行星(xing)距離(li)恒(heng)星(xing)遠近合適的(de)(de)區域，在(zai)這一區域內，恒(heng)星(xing)傳遞給行星(xing)的(de)(de)熱量適中，既不(bu)(bu)會太熱也不(bu)(bu)太冷(leng)，能夠維(wei)持液(ye)態水(shui)的(de)(de)存在(zai)。除了“開(kai)(kai)普(pu)(pu)勒(le)-186f”之外，該恒(heng)星(xing)系(xi)統還包括其它的(de)(de)四顆(ke)行星(xing)，它們分別是：開(kai)(kai)普(pu)(pu)勒(le)-186b、開(kai)(kai)普(pu)(pu)勒(le)-186c、開(kai)(kai)普(pu)(pu)勒(le)-186d、開(kai)(kai)普(pu)(pu)勒(le)-186e，但都離(li)中央(yang)恒(heng)星(xing)太近溫(wen)度過高(gao)，不(bu)(bu)在(zai)“宜(yi)(yi)居(ju)帶(dai)”內。

研究歷史

NASA（美國航(hang)空(kong)航(hang)天局）的(de)(de)開普勒太(tai)空(kong)望遠鏡（Kepler Space Telescope）獲得重(zhong)大進展。天文(wen)學家已(yi)經通過高度復雜(za)的(de)(de)技術證實太(tai)陽系以外存在近1000顆(ke)行星，不過其中大部分(fen)都(dou)是像木星一樣的(de)(de)氣態巨(ju)行星，大氣層可能(neng)有毒性，周圍的(de)(de)環(huan)境不是太(tai)熱(re)就是太(tai)冷，不適合液(ye)態水(shui)和生命體存在。

而科學(xue)家經過測算開普勒(le)-186f的(de)質(zhi)量(liang)和密度，證實(shi)其符合巖(yan)石行星的(de)描述。該(gai)星球(qiu)圍繞著紅矮星開普勒(le)-186f運轉，其半徑(jing)估(gu)計是地球(qiu)半徑(jing)的(de)1.1倍，星球(qiu)上擁有良好的(de)大氣環境(jing)，處在(zai)適合液(ye)態水存在(zai)的(de)“宜居帶”，那一區(qu)域對生(sheng)命體來說(shuo)不(bu)太(tai)熱也不(bu)太(tai)冷，很接近地球(qiu)的(de)環境(jing)。

紅矮(ai)星(xing)開普勒-186f距地球500光年(nian)，開普勒-186f的(de)軌道與水(shui)星(xing)相似，對于液態水(shui)來說過熱(re)，但(dan)是紅矮(ai)星(xing)一般比太陽小，且溫度沒(mei)那(nei)么高，而開普勒-186f又處在其(qi)恒星(xing)的(de)宜居帶外緣(yuan)，所以液態水(shui)可能(neng)存在。若液態水(shui)真的(de)存在，那(nei)么部(bu)分水(shui)可能(neng)在一段時間處于冰凍狀(zhuang)態。

開普(pu)勒-186f星球(qiu)上是(shi)否有地(di)表水(shui)，仍不得而知(zhi)，有液態水(shui)存在(zai)(zai)可(ke)能性(xing)也并(bing)不意味著一定就有水(shui)。而且NASA所謂這顆行(xing)星處在(zai)(zai)“適于(yu)(yu)人類居住(zhu)(zhu)環境區(qu)間”并(bing)不是(shi)說(shuo)它真的(de)完全像地(di)球(qiu)一樣可(ke)任(ren)意孕(yun)育生(sheng)命(ming)。其適宜居住(zhu)(zhu)性(xing)實際也處在(zai)(zai)人類可(ke)接受范圍的(de)邊緣：比(bi)如說(shuo)該行(xing)星繞(rao)恒星運行(xing)一周的(de)時(shi)(shi)間大(da)約(yue)為130天(tian)，從恒星獲得的(de)能量也僅(jin)相(xiang)當(dang)于(yu)(yu)地(di)球(qiu)從太陽(yang)獲得能量的(de)1/3。NASA也說(shuo)開普(pu)勒-186f星球(qiu)上白天(tian)亮的(de)時(shi)(shi)候(hou)，大(da)約(yue)也就相(xiang)當(dang)于(yu)(yu)地(di)球(qiu)上落日前(qian)一小(xiao)時(shi)(shi)的(de)亮度。

科學家(jia)Thomas Barclay表(biao)示：“開(kai)普勒(le)-186f可以說(shuo)是地球(qiu)的(de)表(biao)親，但和地球(qiu)仍算不上雙胞胎。它在很多(duo)方面(mian)和地球(qiu)都有相(xiang)似(si)之處。”他說(shuo)，這(zhe)顆行星雖然(ran)理論上似(si)乎有適于居住的(de)基礎(chu)，但可能相(xiang)比地球(qiu)，其(qi)表(biao)面(mian)更暗(an)也(ye)更冷，確切(qie)溫度還得取決于其(qi)周圍的(de)大氣。另一方面(mian)從其(qi)距離(li)地球(qiu)500光年(nian)的(de)距離(li)來看，以人類現有的(de)科技，要趕(gan)往開(kai)普勒(le)-186f恐怕也(ye)有些(xie)不現實——看樣(yang)子地球(qiu)仍是宇宙中大的(de)奇跡啊。

奎(kui)因塔納(na)表(biao)示(shi)：“M型紅矮星(xing)(xing)是數量多的(de)(de)恒星(xing)(xing)。銀河系中最初的(de)(de)生(sheng)命跡象很有可能(neng)就會來自圍繞一(yi)顆紅矮星(xing)(xing)運(yun)行的(de)(de)系外行星(xing)(xing)。”

開普(pu)勒(le)-186f的公轉周期是(shi)130天，其接(jie)(jie)收到的熱量值大約(yue)是(shi)地球從(cong)太陽那里接(jie)(jie)收到的相應值的1/3，這(zhe)就使其位(wei)于宜居帶(dai)范(fan)圍的外側(ce)邊緣(yuan)。

在開普勒-186f的(de)正午(wu)時分站在地(di)表(biao)向上看，這里(li)天空中(zhong)的(de)“太陽(yang)(yang)”的(de)亮度大約僅相(xiang)當于(yu)我們地(di)球(qiu)上太陽(yang)(yang)即將落下時候的(de)感覺。

美國航空航天局埃姆斯(si)研(yan)究(jiu)中心下屬灣區(qu)環境研(yan)究(jiu)院的研(yan)究(jiu)科學(xue)家，有(you)關《科學(xue)》雜志論文的合著者托馬斯(si)·巴克(ke)萊(Thomas Barclay)表示：“這(zhe)(zhe)(zhe)顆行(xing)(xing)星位(wei)于(yu)(yu)宜(yi)居帶這(zhe)(zhe)(zhe)一事實并不代表我們確定這(zhe)(zhe)(zhe)顆行(xing)(xing)星本身就是(shi)宜(yi)居的。這(zhe)(zhe)(zhe)顆行(xing)(xing)星地表的實際溫度在很大程度上取決于(yu)(yu)它擁(yong)有(you)何種大氣層。”

他(ta)說：“因此開普勒(le)-186f或許可(ke)以被視(shi)作(zuo)是(shi)地球的堂(tang)兄弟，但(dan)(dan)不是(shi)雙胞胎。但(dan)(dan)它的確在很多(duo)方面都(dou)和地球很相似(si)。”

開普(pu)勒-186系(xi)統中(zhong)的(de)(de)(de)另外4顆成員是(shi)：Kepler-186b、Kepler-186c、Kepler-186d以及(ji)Kepler-186e。圍繞它們(men)的(de)(de)(de)“太陽”的(de)(de)(de)公轉(zhuan)周期(qi)分(fen)別是(shi)4天(tian)、7天(tian)、13天(tian)以及(ji)22天(tian)，這(zhe)樣近(jin)的(de)(de)(de)軌道距(ju)離讓它們(men)的(de)(de)(de)地表溫度太高，生(sheng)命無法在這(zhe)樣的(de)(de)(de)環境下存活。這(zhe)4顆距(ju)離較近(jin)的(de)(de)(de)行(xing)星的(de)(de)(de)大(da)小也都(dou)在地球的(de)(de)(de)1.5倍(bei)以下。

接下來(lai)的(de)(de)工作將(jiang)包括接著搜尋真正的(de)(de)“地球(qiu)雙(shuang)胞胎”，即那些地球(qiu)大小(xiao)，且(qie)(qie)在宜居帶中圍繞(rao)一顆(ke)與太陽相似的(de)(de)恒星運行(xing)的(de)(de)系外(wai)行(xing)星，并且(qie)(qie)要(yao)測出它的(de)(de)化學(xue)成分(fen)。

開普勒(le)空間望遠鏡是(shi)美國航空航天局首臺擁有觀測地球(qiu)大小系外行(xing)(xing)星的探測設備(bei)，在(zai)其運行(xing)(xing)期間對超過(guo)15萬(wan)顆恒星周圍進行(xing)(xing)了搜尋。

美(mei)國航(hang)(hang)空(kong)航(hang)(hang)天局埃姆斯研究(jiu)中(zhong)心主要負(fu)責開普勒空(kong)間望(wang)遠鏡(jing)(jing)的(de)(de)地(di)面系(xi)統的(de)(de)開發，任務操(cao)作以及科學數據分發。JPL則負(fu)責整個開普勒項目的(de)(de)開發工作。科羅(luo)拉多州的(de)(de)鮑爾宇航(hang)(hang)技(ji)術(shu)公司開發了(le)開普勒空(kong)間望(wang)遠鏡(jing)(jing)的(de)(de)飛行系(xi)統并與(yu)科羅(luo)拉多大學合作，對任務操(cao)作和控制提供支(zhi)持。