於液態水能穩定存在的範圍。
三、“超級地球”的宜居密碼:固態表麵與液態水
LHS1140b被稱為“超級地球”,並非因為它比地球大多少(半徑是地球的1.4倍,質量是6.4倍),而是因為它具備地球級別的宜居條件:
1.固態表麵:生命演化的“舞台”
岩石行星的核心是關鍵——LHS1140b的密度(約5.5克\/立方厘米,與地球相當)表明,它有一個鐵鎳核心(產生磁場)和矽酸鹽地幔(維持地質活動)。地球的磁場是生命的“保護傘”,能偏轉恒星的帶電粒子流(太陽風),防止大氣層被剝離。LHS1140b的鐵核足夠大(約占質量的30%),能產生類似地球的磁場——這意味著它的大氣層不會像Proximab那樣被恒星風刮走。
此外,岩石行星的地質活動(如板塊構造)能循環碳、氧等元素,調節大氣成分。地球的板塊構造將二氧化碳吸入地幔,再通過火山噴發釋放,形成“碳循環”,避免了失控溫室效應(如金星)。LHS1140b的質量更大,地質活動可能更活躍,這意味著它能長期維持穩定的大氣環境。
2.液態水:生命的“源頭”
液態水的存在是生命誕生的必要條件。LHS1140b位於宜居帶中間,表麵溫度適合水以液態形式存在。更關鍵的是,它的軌道偏心率極低(僅0.01)——幾乎是完美的圓形軌道,不會出現像水星那樣的“近日點灼燒、遠日點冰凍”,溫度波動極小,液態水能穩定存在數十億年。
科學家通過氣候模型模擬了LHS1140b的環境:如果它有類似地球的大氣層(1bar壓力,21%氧氣,78%氮氣),表麵溫度將是22℃,赤道地區有液態海洋,兩極有冰蓋——這與地球的北極圈環境非常相似。即使大氣層更厚(比如二氧化碳為主),溫度也不會超過50℃,不會像金星那樣達到460℃的失控狀態。
四、大氣層的“懸念”:哈勃的觀測與韋伯的期待
大氣層是生命存在的“第二道防線”——它不僅能保持溫度,還能過濾有害輻射(如紫外線),提供生命所需的氣體(如氧氣、氮氣)。對於LHS1140b來說,大氣層的性質是判斷其是否宜居的核心。
1.哈勃的初步結論:沒有氫逃逸
2020年,哈勃空間望遠鏡對LHS1140b進行了紫外光譜觀測,重點是檢測大氣層中的氫原子。氫是宇宙中最豐富的元素,也是生命分子(如水、甲烷)的組成部分,但如果行星大氣層中的氫大量逃逸,說明大氣層無法保留,生命難以存在。
哈勃的結果令人振奮:LHS1140b的氫逃逸率極低——僅為地球的1\/10。這意味著它的大氣層沒有被恒星風剝離,可能保留了厚厚的原始大氣層。結合行星質量(6.4倍地球),它的引力足以束縛住氫、氧等重元素,形成穩定的大氣。
2.韋伯的“終極考驗”:尋找生命信號
哈勃的觀測解決了大氣層是否存在的問題,但韋布空間望遠鏡(JWST)將回答更關鍵的問題:大氣層中是否有生命活動的痕跡?
根據JWST的任務規劃,它將用NIRSpec光譜儀對LHS1140b進行透射光譜觀測——當行星淩星時,恒星的光會穿過行星大氣層,不同分子會吸收特定波長的光,形成“光譜指紋”。科學家將重點尋找以下分子:
水(H?O):液態水存在的直接證據;
二氧化碳(CO?):地質活動的標誌;
氧氣(O?)\/臭氧(O?):光合作用的產物,可能是高級生命的信號;
甲烷(CH?):微生物活動的副產品(如地球的濕地、腸道菌群)。
如果JWST能檢測到臭氧,那將是一個“爆炸性”的消息——因為臭氧的形成需要氧氣,而氧氣在自然條件下很難大量存在,除非有生命活動(如植物的光合作用)。
五、對比其他候選:LHS1140b的“獨特優勢”
在紅矮星的宜居帶行星中,LHS1140b並非唯一的候選者——TRAPPIST-1係統的7顆行星、ProximaCentauri的Proximab,都是熱門目標。但LHS1140b有三個“獨一無二”的優勢:
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