一名藝術(shù)家描繪的主星Cancri 55和它的一顆行星，巨大的Cancri 55 e(圖片來源:NASA/JPL-Caltech)

在銀河系的周圍，存在著各種各樣的恒星系統(tǒng)，天文學(xué)家極力尋找“地球2.0”，即一個地球大小的、有液態(tài)水的、軌道在母星的宜居帶內(nèi)的系外行星。

現(xiàn)在，新的模擬顯示，類似地球的行星有可能出現(xiàn)在我們看到的最后一個地方:兩個巨大世界的軌道之間。也許我們家門口就有這樣一個例子。

那些奇怪的鄰居

在巨蟹座的方向，可以看到55 Cancri——一個距離地球41光年的雙星系統(tǒng)。該星系的主恒星是一顆主序星，比太陽略小，但其鐵等重金屬含量比太陽高得多。除金屬豐度高之外，它其實是一顆相當(dāng)普通的恒星。

但它并不孤單;它有一個雙星伴星，一顆小紅矮星，距離它1000個天文單位(AU)。(一個天文單位是地球和太陽之間的平均距離，約9300萬英里，或1.5億公里。)

這個恒星系統(tǒng)也有很多巨大的行星。55Cancri有四顆行星，它們與恒星的距離比地球與太陽的距離還要近。離主星55 Cancri最近的行星有著地球的8倍質(zhì)量，其軌道較水星繞太陽的軌道近。接下來是三個巨獸:兩個比地球大50倍，一個幾乎和木星一樣大。

這個恒星系統(tǒng)中最后一顆已知的行星的質(zhì)量幾乎是木星的四倍，它的軌道距離它的恒星只有5個天文單位。

但這些只是該系統(tǒng)中已知的行星;里面可能有更多的行星，尤其是我們還無法探測到的較小的行星。探測系外行星的方法更容易找到靠近母星的巨大世界，因為這些系統(tǒng)更容易被探測到。但在我們研究過的所有系外行星系統(tǒng)中，也有可能存在更小或更遙遠(yuǎn)的世界。

在巨人的肩膀上

一組研究人員最近使用一套行星形成模擬模型以確定55 Cancri系統(tǒng)是否可能容納更多地球大小的行星。

他們的模擬特別關(guān)注了該系統(tǒng)中第四顆和第五顆行星之間的區(qū)域，這顆恒星的宜居帶，即是行星表面可能保留液態(tài)水的區(qū)域(不要太近太熱而使所有的水都蒸發(fā)，也不要太遠(yuǎn)，使水都結(jié)冰)。

由于在這數(shù)百種情況下完全模擬行星形成過程需要大量的計算資源，研究人員采用了一種統(tǒng)計方法:他們從一個由500個火星質(zhì)量的胚胎原行星組成的原行星盤(一個圍繞著新形成的恒星的旋轉(zhuǎn)的氣體和塵埃圓盤)開始模擬，并允許它們碰撞、合并和分裂。

研究人員發(fā)現(xiàn)，盡管這些巨大的行星吞噬了制造行星所需的大部分原材料庫存，但仍有大量的材料可以制造一個地球大小的世界。此外，該團(tuán)隊在最近發(fā)表在預(yù)印本數(shù)據(jù)庫arXiv上的一篇論文中寫道，這些巨大行星的引力影響并沒有擾亂它們之間的行星形成過程。

通過數(shù)百次潛在啟動條件的模擬，研究人員發(fā)現(xiàn)，在55 Cancri系統(tǒng)中可能會形成一顆類地行星。根據(jù)我們對原行星盤的了解，以及建立這樣一個巨型系統(tǒng)所需的條件，該星球的水儲量可能是地球的六倍。

然而，從模擬中，研究人員發(fā)現(xiàn)，這樣一個類似地球的世界只有10%的可能性位于55 Cancri的宜居帶內(nèi)，因此，可能是一個冰凍的水世界。

盡管如此，研究結(jié)果表明，類地行星可能會在擁有大量巨大、密集世界的系統(tǒng)中形成。這些發(fā)現(xiàn)為在其他恒星系統(tǒng)中發(fā)現(xiàn)宜居世界打開了更多的可能性，并可能增加在我們意想不到的地方找到地球2.0的機會。

相關(guān)知識

適居帶，是天文學(xué)上給一種空間的名稱，指的是行星系中適合生命存在的區(qū)域。在適居帶有利于生命的發(fā)展，并且有可能像地球般出現(xiàn)高等生命。有兩種區(qū)域是有可能的，一個是在行星系內(nèi)，另一個則存在于星系之中。在適合的區(qū)域內(nèi)的行星和天然衛(wèi)星是最佳的候選者，這些地球外的生命有能力生活在類似我們的環(huán)境下。

BY: Paul Sutter

FY: 久章

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