第一顆被確認的人類宜居星球（圖）

06-21

第一顆被確認的人類宜居星球

「……位於宜居帶的類地行星！有穩定的氣體和液態水存在噢親！距離太陽系只有二十光年！以目前的航空技術，只需要30萬年就能到！只有兩倍地球重力，溫室效應舒適!要給好評啊親！」

假設有一天，網上可以售賣適合生存的類地行星，那麼你可能會看到店家這樣描述行星Gliese 581d。這是一顆發現於2007年的類地行星，半徑約為地球的兩倍，最小質量約為 5.6 到 7.1 個地球。它的母星 Gliese 581 是一顆紅矮星，約為0.31太陽質量，0.0135太陽光度，光譜型為M3V。

如果你對Gliese 581d表示了興趣，店家很可能會這樣進一步誘惑你：

「第一顆！這是第一顆被發現的宜居行星啊親！特別珍藏版喲！不容錯過噢親！」

這是第一顆可以支持生命的，處於宜居帶中的類地行星嗎？2011年5月，法國科學家Robin D. Wordsworth，Fran_cois Forget，Franck Selsis 在arXiv.org網站(一個收集物理、數學等學科電子版論文的網站)上貼貼子，宣傳這個觀點。

在此之前，Gliese 581d 曾被認為是不適合生命存在的。因為它的母星Gliese 581非常的暗（0.0135太陽光度的紅矮星）。除非有很強的溫室效應，否則以它的母星紅矮星的輻射，是無法支持液態水的存在的。但這幾個法國科學家認為，這個星球上有足夠稠密的大氣存在，產生強烈的溫室效應。溫室效應可以學仔細搜索較高的溫度，足以支持液態水的存在。

他們是憑什麼這麼認為的呢？原來是使用了一個精細計算輻射轉移的「星球氣候模型」（Global Climate Model (GCM)　程序模擬得到的結果。他們假設此星球上的主要氣體，和太陽系中有氣體的岩石行星（金星、地球、火星）一樣，以CO2為主，然後使用不同的初始氣壓值，和不同的潮汐共振數開始進行模擬。他們發現，如果行星表面主要是陸地，只要CO2氣體的分壓能夠保持在10 bar 以上，CO2造成的溫室效應就會保持一個穩定的，不凝結的大氣，而大氣的溫室效應也將阻止水的冰凍。如果行星表面是海洋，那在 20 bar的氣壓之上，也能夠保持足夠的溫室效應。

那麼， 10 bar的CO2分壓，是否是一個容易滿足的條件呢？來看同樣是CO2 為主的金星，其表面重力只有Gliese 581d的1/2，大氣壓可以達到90bar。考慮到Gliese 581d 較大的表面引力，如果它的大氣真是以CO2為主，那麼超過 100 bar是一點也不成問題。即使存在像地球上的碳-硅循環那樣的固碳過程，把大量的二氧化碳變成了碳酸鹽，但是由於硅酸鹽和CO2的反應和氣溫存在著負反饋關係（CO2越多，溫室效應越強，溫度越高，反應越強，CO2消耗越快，達到一個平衡），因此， Gliese 581d的CO2分壓要維持10bar，也是完全有可能的。在這麼高的CO2壓力的情況下，大氣中的H2O含量多少，不會對結果造成太大的影響。

如果Gliese 581d真的是一個有穩定大氣和液態水存在的星球，那麼在它上面，可能會發展出什麼樣的動物呢？由於昏暗的環境（光譜型為M3V的紅矮星是非常低溫暗淡的恆星），較大的引力，和較低的氧分壓，那裡的生物可能是一些眼睛大大的，個頭小小的，匍匐著運動的傢伙。當然，如果這個星球存在大片的溫暖海洋，由於海洋生物不需要抵禦重力，它們有可能變得更大。就會存在更多的進化可能性了。

可是，如果星球上的氣體不是CO2為主，而是像天王星和海王星那樣以H2-He為主呢？那就悲劇了。液態水在這種條件下不能夠存在。而另一種悲劇的情況也可能存在，那就是早期母星活動的X射線，紫外線或者星風，可能把Gliese 581d的大氣層剝得光光。在這兩種情況下，這顆星球都不會再宜居。受騙上當的買家，憤怒地給上這個星球的賣家一個大大的差評，就是不可避免的了。希望這個倒霉的傢伙，沒有在沖皇冠……

Gliese 581d，到底是不是一顆宜居星球？我們有沒有辦法證實？這幾位法國科學家模擬了存在20 bar CO2大氣壓下情況下的遠紅外光譜，以及不存在穩定大氣時的光譜。這些光譜都會顯示出強烈的CO2和水的吸收特徵，通過觀測這些特徵，可以了解　Gliese 581d　是否存在穩定的大氣。

然而，遺憾的是，要分辨出這樣的特徵，望遠鏡的靈敏度要達到10-21 W m 2 um -1 才行。目前的空間和地面望遠鏡都達不到這樣的靈敏度。必須要等待下一代望遠鏡來證實。