3. 行星d:宜居带内侧的“次地球”——质量0.41倍,能保留大气层吗?
行星d是第一颗进入宜居带的行星,轨道半径0.021AU,周期4.1天,质量0.41倍地球(次地球),半径0.77倍地球,密度约3.5克\/立方厘米。
它的平衡温度约为38c,但因为质量小,引力较弱,是否能保留大气层是个问题:
如果它有大气层,潮汐锁定会让热量从正面传到背面,可能在黑夜一侧形成液态水;
但如果大气层太薄,无法抵御耀斑的剥离,它会变成像火星一样的“沙漠世界”。
4. 行星e:宜居带的“黄金候选”——0.62倍地球质量,温度28c
行星e是特拉普派-1系统中最受关注的行星,轨道半径0.029AU,周期6.1天,质量0.62倍地球,半径0.92倍地球,密度约3.8克\/立方厘米。
它的平衡温度约为28c——和地球的温带地区几乎一样!更关键的是,它的质量足够大(0.62倍地球),引力可以保留厚厚的大气层。天文学家推测:
如果行星e有大气层,表面温度可能会稳定在0-30c之间,液态水可以广泛存在;
它的密度较高,可能有固态表面和液态海洋,甚至有板块运动——这些都是生命诞生的必要条件。
5. 行星f:宜居带的“湿润世界”——0.68倍地球质量,温度22c
行星f的轨道半径0.038AU,周期9.2天,质量0.68倍地球,半径1.05倍地球,密度约4.0克\/立方厘米。
它的平衡温度约为22c——比地球还凉爽!行星f的半径比地球大,说明它可能有更厚的大气层,或者更多的水。天文学家模拟发现,如果行星f的大气层含有二氧化碳,温室效应会让表面温度保持在10-25c之间,非常适合生命存在。
6. 行星g:宜居带外侧的“冰边缘”——1.13倍地球质量,温度19c
行星g是宜居带的外侧边界,轨道半径0.047AU,周期12.4天,质量1.15倍地球,半径1.13倍地球,密度约3.5克\/立方厘米。
它的平衡温度约为19c,但因为离恒星稍远,表面可能更寒冷。不过,行星g的质量大,可能有足够的引力保留大气层,大气层中的温室气体能让温度回升到0c以上,液态水可能存在于赤道地区。
7. 行星h:最远的“次地球”——0.32倍地球质量,可能没有大气层
行星h是离恒星最远的行星,轨道半径0.063AU,周期18.8天,质量0.32倍地球,半径0.76倍地球,密度约4.0克\/立方厘米。
它的平衡温度约为-50c,但因为质量太小,无法保留厚厚的大气层,表面可能被冰覆盖。不过,行星h的轨道周期很长,可能有“季节变化”——如果它的自转轴倾斜,可能会有短暂的温暖期,液态水短暂出现。
四、特拉普派-1系统的“生存挑战”:耀斑、潮汐锁定与大气层的“三角博弈”
尽管特拉普派-1的行星看起来很“宜居”,但它们面临着三个致命的挑战:
1. 耀斑活动:“宇宙紫外线炸弹”
m型红矮星的耀斑活动比太阳频繁得多。Spitzer观测到特拉普派-1在2017年爆发了一次超级耀斑,释放的能量是太阳耀斑的100倍。这种耀斑会释放大量的紫外线(UV)和x射线,对行星大气层造成毁灭性打击:
紫外线会分解大气层中的分子(比如水、二氧化碳),产生自由基,导致大气层逃逸;
x射线会加热行星的上层大气,让气体以“等离子体”的形式逃逸到太空。
对于行星d、e、f、g这些质量较大的行星来说,它们的引力更强,可能能抵御耀斑的影响;但对于行星h这样的次地球,可能已经失去了大部分大气层。
2. 潮汐锁定:“一半火焰,一半冰山”
因为行星离恒星太近,它们都被潮汐锁定——自转周期等于公转周期。比如行星e,公转周期6.1天,所以自转周期也是6.1天:一面永远对着恒星(白天),一面永远黑暗(黑夜)。
这种极端的环境对生命有什么影响?
白天一侧:温度高,可能有海洋蒸发,形成浓厚的云层;
黑夜一侧:温度低,可能有冰盖,冰盖下的海洋可能保持液态;
晨昏线(白天和黑夜的交界处):温度适中,可能是生命的“摇篮”——这里既有液态水,又有能量来源(比如化学能)。
科学家模拟发现,行星e的晨昏线可能有稳定的液态水海洋,即使白天一侧温度高达50c,黑夜一侧低至-50c,晨昏线也能保持适宜的温度。