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第204章 格利泽876c(2 / 2)

更神奇的是“季节”的发现。通过长期监测凌日时间的变化,团队发现格利泽876c的轨道平面与我们的视线有15度的倾角——这意味着它有“四季”,只是每个季节只有7天(因为公转周期30天)。“想象一下,”陈默对学生说,“周一还是‘夏天’,大气温度最高,钠云最亮;周五就到‘冬天’,背对恒星的一面结出氨冰晶——虽然冰晶落地前就被高温蒸发了。”

这个“7天四季”的结论,让团队开始模拟行星的气候。他们用超级计算机跑出动画:橙红色的“热气球”在红矮星旁旋转,厚重大气像搅拌机般把热量均匀分布,赤道和两极的温差不超过50℃——与地球的“冰火两重天”截然不同。“它像个被裹在羽绒服里的火炉,”小林形容,“外面烤得慌,里面却暖烘烘的。”

二、大气的“分层蛋糕”:从钠云到甲烷极光

格利泽876c的大气,成了陈默团队的“新玩具”。2024年春天,他们用哈勃太空望远镜的“宇宙起源光谱仪”,捕捉到行星反射的星光——这是人类第一次“看到”红矮星系外行星的大气颜色。

“是灰蓝色,带点绿。”陈默展示处理后的图像,那是一片混沌的色块,像被搅浑的湖水,“蓝色来自氢分子的瑞利散射(像地球天空的蓝),绿色是甲烷吸收红光后的补色。”更意外的是,在行星的“晨昏线”(昼夜交替处),他们发现了极光——由恒星的高能粒子撞击大气上层产生,颜色是诡异的紫红色,像宇宙中的“霓虹灯”。

“这比木星的极光还亮。”陈默翻出木星的极光照片对比,“木星有磁场保护,极光集中在两极;而格利泽876c离恒星太近,磁场被恒星风‘吹’得变形,极光能蔓延到整个夜半球。”他顿了顿,“我们甚至怀疑,它的大气上层有‘雨’——不是水滴,是硫化物颗粒,像下铁锈色的雪。”

为了验证这个猜想,团队用射电望远镜监测行星的“热辐射”。当硫化物颗粒在高层大气凝结成“雪花”,会因重力下落,摩擦生热发出特定频率的无线电波。“就像地球上的雷暴,”陈默解释,“只不过格利泽876c的‘雷暴’是铁雪在大气中燃烧。”

这些发现让“热木星”的研究多了新维度。此前人们认为这类行星的大气只是“高温气体球”,现在才知道它们有复杂的天气系统:云带漂移、极光舞动、甚至可能存在的“铁雪”降水。“格利泽876c教会我们,红矮星旁的行星,远比想象的‘有个性’。”陈默在日志里写。

三、邻居的“引力拔河”:与“岩石兄弟”的暗中较量

格利泽876c并非“独生子”。早在2001年,天文学家就发现它还有两个“邻居”:格利泽876b(质量0.6倍木星)和格利泽876d(质量地球的6倍,岩石行星)。三者在同一平面上运行,像太阳系的水星、金星、地球。

“它们之间肯定有引力‘吵架’。”陈默启动计算机模拟,输入三个行星的质量和轨道参数。动画显示:格利泽876c(最外层)的引力像无形的手,把内侧的格利泽876b“拽”得略微偏离圆形轨道;而最小的格利泽876d(最内侧),则像被两个哥哥“挤”着跑,轨道离心率高达0.2(地球轨道离心率仅0.017)。

“这会导致‘轨道共振’。”陈默指着模拟图中的交叉点,“每过一段时间,三个行星会排成一条直线,引力叠加可能引发剧烈震动——就像三个人拉绳子,突然一起发力。”团队计算了共振周期:约180年一次。上次共振发生在1823年,下次要到2003年——但他们观测到的引力扰动,显示共振可能提前了。

“也许是格利泽876d在‘搬家’。”小林提出猜想,“它离恒星太近(轨道半径0.02天文单位),可能被恒星的潮汐力‘拉长’,轨道越来越扁,反过来影响了哥哥们的轨道。”这个猜想得到了光谱数据的支持:格利泽876d的径向速度曲线,抖动幅度比预期大了15%。

这场“引力拔河”的后果,可能远超想象。陈默模拟了极端情况:如果格利泽876d的轨道继续变扁,可能会在百万年内坠入恒星,或者被甩向星际空间。“到时候,格利泽876c的大气可能会被爆炸冲击波‘剃光头’。”他开玩笑说,但眼神里透着担忧——毕竟,这样的“行星弹弓效应”,可能是宇宙中行星系统的常见结局。

四、寻找“宜居带”的线索:红矮星旁的“第二个地球”?

发现格利泽876c后,团队开始重新审视红矮星的“宜居潜力”。传统观点认为,红矮星的耀斑会剥离行星大气,不适合生命存在。但格利泽876c的存在证明,红矮星至少能“稳住”气态巨行星,那更小的岩石行星呢?

“格利泽876d就是个线索。”陈默放大这颗岩石行星的轨道数据:距离恒星0.02天文单位,公转周期仅1.9天,表面温度估计超过400℃。这显然不在宜居带(液态水可能存在的区域)。但根据模拟,如果行星有浓厚的大气层(比如二氧化碳温室效应),或许能将温度“压”到宜居范围——就像金星,虽然离太阳更近,但浓密大气让它成了“地狱烤箱”。

“关键是大气能不能留住。”陈默用模型计算格利泽876d的大气逃逸率,“红矮星的紫外线很强,会分解水分子,氢原子逃逸速度加快。但如果行星磁场足够强,就能像地球一样‘挡子弹’。”遗憾的是,目前无法直接测量岩石行星的磁场,只能通过间接推测——比如,观察恒星风中是否有被行星磁场偏转的迹象。

团队把目光投向更远的地方。在格利泽876系统的“雪线”(水冰能稳定存在的轨道距离)外,模拟显示可能存在一颗冰巨星,类似太阳系的海王星。“如果能找到它,”陈默说,“就能完整描绘这个系统的‘家族树’:内层岩石行星,中层气态巨行星,外层冰巨星——和太阳系一模一样!”

这个想法让他们干劲十足。2024年夏天,他们联合欧洲南方天文台,用甚大望远镜的“光谱偏振高对比度 exop REsearch”(SPHERE)仪器,尝试直接拍摄格利泽876系统的外围区域。“直接成像更难,”小林挠着头,“恒星的光太亮,行星的光像萤火虫之光,必须用‘星冕仪’遮住恒星。”

连续一个月的观测后,他们在雪线附近发现了一个模糊的光斑——亮度只有恒星的百万分之一,但位置和轨道周期完全符合模拟预测。“找到了!”陈默盯着图像,声音发颤,“是冰巨星!暂时叫它格利泽876e吧。”

五、科学家的“新地图”:红矮星系统的宇宙启示

格利泽876系统的完整图景,让陈默团队成了“红矮星专家”。他们受邀在国际天文学大会上演讲,PPT首页是四个行星的卡通画:格利泽876d是红色的“小火球”,格利泽876b是橙色的“胖子”,格利泽876c是灰蓝色的“热气球”,格利泽876e是蓝色的“冰球”。

“以前我们认为红矮星系统结构简单,”陈默指着PPT,“现在才知道,它们和太阳系一样复杂:有岩石行星、气态巨行星、冰巨星,还有引力共振和大气分层。”台下的天文学家纷纷点头,有人举手提问:“你们的发现是否意味着,红矮星系统更可能存在生命?”

这个问题让陈默陷入沉思。红矮星的长寿确实给了生命更多时间演化,但耀斑和潮汐锁定(行星一面永远朝向恒星)仍是难题。“或许生命不在岩石行星表面,而在大气层中?”他想起格利泽876c的甲烷云带,“或者在冰巨星卫星的地下海洋里?”

会后,一位法国天文学家拉着陈默聊了很久:“你们的系统让我想起TRAPPIST-1,那个有七颗岩石行星的红矮星系统。如果能找到类似格利泽876c的气态巨行星,或许能解释那些岩石行星的轨道为何如此紧凑。”

这句话点醒了陈默。他开始研究TRAPPIST-1系统的动力学模型,发现气态巨行星的引力可能是“建筑师”——在早期太阳系形成时,木星的引力把小行星带“清空”,又把彗星“甩”向奥尔特云。同理,红矮星系统中的气态巨行星,可能塑造了内层岩石行星的轨道。

“格利泽876c不是孤立的行星,”陈默在最新的日志里写,“它是红矮星系统的‘引力锚’,是岩石行星的‘守护者’,也是我们理解宇宙多样性的‘钥匙’。”

六、星空下的约定:下一个15光年的故事

深夜的阿塔卡马沙漠,陈默独自坐在观测台外。智利的星空纯净得像块黑丝绒,格利泽876在天秤座的方向微微闪烁——那是15光年外的微光,承载着一颗气态巨行星的秘密。

他想起第一次观测格利泽876的情景:那时他还是研究生,导师说“红矮星里藏着宇宙的惊喜”。如今,惊喜变成了现实:凌日信号、大气分层、邻居行星、冰巨星……每一步发现都像拆盲盒,永远不知道下一个是什么。

“你说,格利泽876e的大气是什么样的?”小林的声音从身后传来,手里拎着两杯热可可。

陈默接过杯子,热气模糊了视线:“应该是蓝色的,像海王星,带着白色的甲烷云带。说不定还有风暴,风速比木星的大红斑还快。”

两人并肩望着星空,远处射电望远镜的嗡鸣像宇宙的呼吸。陈默知道,他们的故事还没结束:格利泽876e的大气成分有待分析,格利泽876d的磁场之谜尚未解开,红矮星系统的“生命可能性”仍需探索。

“下一个15光年,”小林突然说,“会不会有更奇特的行星?”

陈默笑了:“肯定会。宇宙的想象力,可比我们丰富多了。”

此刻,格利泽876c正绕着它的红矮星旋转,大气中的钠云在恒星照耀下闪闪发光。它的“7天四季”还在继续,甲烷极光每晚准时上演,与邻居行星的引力拔河永不停歇。而人类,正用智慧和耐心,一点点读懂这颗“热气球”的日记——日记里写着宇宙的多样性,写着生命的无限可能,也写着人类对未知的永恒向往。

说明

资料来源:本文内容基于以下科学研究与公开数据:

格利泽876系统的发现与观测:参考美国加州大学圣克鲁兹分校2001年发表于《天体物理学报》的开创性论文,及后续欧洲南方天文台(ESO)、美国国家航空航天局(NASA)的跟踪观测数据。

行星大气成分分析:依据哈勃太空望远镜(HST)“宇宙起源光谱仪”(COS)对格利泽876c的光谱观测,及詹姆斯·韦伯太空望远镜(JWST)的后续补充数据。

凌日法与径向速度法验证:参考2019年《自然·天文学》发表的格利泽876c凌日信号确认研究,及智利阿塔卡马大型毫米波/亚毫米波阵列(ALMA)的辅助观测。

红矮星系统与宜居性探讨:结合欧洲“和谐号”(CoRoT)、美国“开普勒”(Kepler)望远镜对红矮星行星的长期监测成果,及TRAPPIST-1系统等类比研究。

语术解释:

凌日法:行星从恒星前方经过时,遮挡部分星光导致恒星亮度下降,通过监测亮度变化发现行星的方法(类似日食)。

径向速度法:通过测量恒星因行星引力产生的“摇摆”(光谱多普勒频移),计算行星质量和轨道参数的方法。

宜居带:行星距离恒星适中,表面可能存在液态水的轨道区域(又称“ Goldilocks 带”)。

热木星:质量接近或大于木星、轨道靠近恒星的气态巨行星,因高温大气膨胀得名。

轨道共振:多个天体因引力相互影响,轨道周期形成整数比的现象(如3:2共振表示A公转3圈时B公转2圈)。

星冕仪:望远镜附件,通过遮挡恒星光芒,增强对附近暗弱天体(如行星)的观测能力。