它们就在那里，潜伏在广袤宇宙的深处。
那些行星如此的不可思议，以至于科幻小说都无法预见。
有史以来第一次，科学家们开始探索太阳系外的外星世界。
那些冰是热的，或者下铁雨的地方。
它们是未知的，超自然的，并且无法预测的。
这个夏天，在这些奇异的世界之中
科学家们开始寻找其中最大的发现——
那些类似地球的星球——
外星地球
翻译：Ismita 校对：Ismita, Nitel
2009年3月6日。
这个德尔塔2号火箭正在进行飞行前最后的检查。
这是一个非常的宏伟计划的开始。
开普勒宇宙探测器要去寻找类似地球的行星，
在一片有10万恒星的区域。
这是一个在10年前就开始的一个联合项目
有着科学家们所创造出的最尖端科技。
1995年，瑞士天文学家米歇尔.梅沃 (Michel Mayor)和他的团队
对50光年以外的天马星座的恒星 进行了一次例行观测。
但是仪器却显示出了奇怪的东西。
一颗恒星在剧烈的倾斜和摆动。
我们发现
有一个恒星在随着时间改变速度
什么东西有如此的力量 能干扰到一个跟我们太阳一样大的恒星？
梅沃提出了一个激进的观点——
一个行星。
但是还没有人能看到环绕着太阳大小恒星的行星。
观测其他恒星周围行星的难处在于，
当一个行星环绕恒星运动时
这个行星的微光会被恒星极强的光亮遮掩 而看上去消失了
尽管几率不大
梅沃相信他的数据
并且深信那些颤动是由 一个环绕的行星的引力牵引所致。
当我看到米歇尔梅沃的这个观点时
我想当的怀疑。
曾有过很多假的论断关于
首次发现环绕另一个恒星的行星
于是我就想：哦，天哪，又有人这么说了。
于是我决定花四个连续的晚上观测那颗恒星
令我惊讶的是，那个恒星确实在摆动
跟米歇尔梅沃所说的完全一致。
米歇尔梅沃和他的队友，迪迪埃奎罗斯 (Didier Queloz)
宣布了他们的发现。
它震动了整个科学界
他们是头一个发现，行星环绕一个类日恒星运行的
可重复观测到的，和确信的证据
这个行星的正式名字叫做51佩加希B星 (51 Pegasi B),
昵称叫做柏勒罗丰星 (Bellerophon)
为了纪念希腊神话英雄柏勒罗丰，他曾驯服了天马
它是一个打破了所有常规的星球。
柏勒罗丰星被恒星炽烈的光烘烤着
在大约华氏1800度的高温下
它的质量约比地球大150倍
并且像木星一样，是个巨大的气态行星
气态型星大部分是由氢气和氦气组成
但只有外层是气体
在内部，氢和氦被巨大的压力压缩
变得跟气体完全不一样了
跟太阳系的任何行星都不一样
这是一个全新类别的行星
科学家们称之为"热木星"。
如果你去夏威夷，看那里流动的岩浆
那就是"热木星"的热度
它非常非常高温
地球在离太阳9千3百万英里之外 温度适宜的地方
热木星通常要比这个距离近100倍
因此它接收的光能要比地球大1万倍
如果这个代表一个恒星
这个是一个热木星
热木星离恒星3-4个恒星直径的距离
也就是，1个，2个，3个
这就是热木星离恒星有多近
热木星被紧紧拴住
它们总是以同一个面冲着恒星
就像月球对地球一样
它的正面永远是白天
背面永远是黑夜
如果我被困在一个热木星上 我会想呆在背面
并且希望正面，也就是面对恒星的那面， 的热量能够到后面平衡一下
温度的变化让柏勒罗丰星的大气层 刮着异常的强风
风以每小时数千英里的速度咆哮着
远远不是任何稍弱的东西能够承受得起的
热风保证任何水蒸气都无法存在
但是这并不意味着那里没有雨
水在这里几乎无法形成云
但是这些云被铁所替代了
铁蒸汽可以忍受比水高很多的温度
正因那样 情况会变得稍微麻烦一点
你最好有一个足够坚固的伞
因为铁雨会在你的伞上面迅速凝固
让它异常重，然后压碎它
头上的天空被舞动的彩色帷幕所笼罩
从一旁恒星过来的高能粒子
让那里的极光比地球上的激烈很多
这个新发现的世界 还有更加诡异的特点
柏勒罗丰星绕它的"太阳"转一周 只需要惊人的4.2天
任何有自尊的行星都不会 以4.2天/周的速度绕太阳转
甚至是我们太阳系中的行星 也都无法用这么短时间
对科学家来说
这个极小的轨道 挑战了主导很久的行星形成的概念
事实上这个行星4天转一周 一直是个谜
直到一天晚上汉密尔顿和我起来
我们说：哦，这肯定证明行星会做向心运动
它们不会呆在它们原来的地方
谜题的关键 包含于行星的形成中
行星是恒星形成的副产品
当恒星形成时 它们被一个由尘埃和碎片组成的圆环围绕
行星就从碎片中诞生
我们的大部分信息来自哈勃望远镜
在它瞄准天空的许多区域，例如天鹰座星云时
这个星际云 是由气体和尘埃组成的圆环坍塌形成的
每个圆环中间会形成一个巨大的团
温度上升到炽热的1千8百万度
那个同样也给我们的太阳提供能量的核融合被释放
恒星诞生了
恒星释放的辐射产生的恒星风
扫清了周围残存的尘埃和碎片
有一些尘埃幸存下来
并按照轨道围着新生的恒星转
经过数百万年
尘埃聚集在了一起 形成了小行星的核
小行星再成长成为行星
这些行星绕着圆环转
直到它们找到一个稳定的轨道
这就是为什么柏勒罗丰星会离它的母恒星如此之近
而另一个新发现的行星
把它的稳定轨道固定在了任何行星都不该前往的禁区
2001年
哈勃望远镜指向了一个模糊地恒星
在离地球约150光年远的地方——
天马星座中
这是6年前发现柏勒罗丰星的同一片区域
哈勃在追踪另一个热木星
由天文学家杰夫马西 (Geoff Marcy)发现
但是这颗又与柏勒罗丰星有所不同
你可能听说过行星HD 209458 b
一个可怕的名字
一个可怕的名字给一个可怕的地方
HD 209458 b被冠以埃及神话中
冥王的名字作为绰号——奥西里斯
奥西里斯的质量超过地球的200倍
在距它的太阳十分危险的距离内运行
离燃烧的恒星表面仅仅只有4百万英里
奥西里斯在行星的地狱煎熬
奥西里斯白天的平均温度超过2000度
全球变暖算什么，这可是全球着火
这导致奥西里斯每秒钟损估计550,000吨气体
漏气产生了稳定的氢气和氦气流
并在行星周围形成一个巨大的云
它的大气在向宇宙中"出血"
科学家推测，在行星后面 拖了数千英里长的巨大气尾
奥西里斯为天文学家提供了前所未有的机会
通过哈勃，他们分析了那个行星膨胀的大气层
这是绝对意义的第一次
我们能知道一个太阳系外行星的大气组成
令人惊讶的是，哈勃探测出 许多生命所需的基本化学物质
钠，碳，氢和氧
但是奥西里斯对我们所知的生命来说 还是太热了
但是也许会有其他的生命形态 能在高温下茁壮成长
但是我们知道热木星并没有固态表面
所以这个生命形态必须是 漂浮在气泡周围的细小微生物
在我们自己的地球 也有漂浮在大气中的生物
但是它们并不是起源于那里
所以 几乎可以肯定生命不会存在于热木星上
继1995年发现柏勒罗丰星之后 天文学家又发现了许多热木星
但是这些星球的环境 排除了生命戏剧上演的可能
其中一个气态行星 在取笑生物进化的规律
天文学家杰夫马西 发现了令人震惊的东西
一个叫做16天鹅B (16 Cygni B)的行星
坐落于大约70光年之外的天鹅座
那个行星很明显在一个拉长的轨道上运行
既会靠近也会远离恒星
它明显挑衅了我们基于太阳系获得的经验
所有的行星都以一个近乎圆形轨道围着太阳转
就像留声机在唱片里一样
像宇宙中的一个巨大的溜溜球
这个气态巨星围着它的太阳来回跑
这就像是地球先向太阳猛冲2千5百万英里
然后越过火星，一直达到木星，年复一年
像太阳系中的所有气态行星一样
这个溜溜球星也许会有一系列卫星
马西推测其中一个有可能跟地球的月球一样
有趣的故事就在这里
想象一个地表有湖，海洋，或者河流、瀑布的固态卫星
卫星绕着它的行星转 他们俩一起绕着恒星转
不像围着地球转的没有空气的月球
这个月球是一个有着极端的四季变化的世界
在地球上，四季是由地球的倾斜造成
而这里，四季是由拉长的轨道所产生
这些可怜的行星 他们绕着这个拉长的轨道转
要在一年中忍受可怕的气候变化
在它们接近恒星时 这个溜溜球星和它的卫星被恒心喷烧
夏天开始了
这个类似地球的卫星上 猛烈地风暴在大气中肆虐
地球上的五种飓风
跟这个怪物般的涡旋比起来 只是小巫见大巫了
水的蒸发使云变厚
温度戏剧般的上升
任何水和气体都被加热
海水会沸腾，成为蒸汽 最终会成为一个巨大的蒸汽浴场
夏季的最高峰 整个卫星都窒息在800度的高温下
这是离恒星的最近点
在它26个月的轨道环行中
夏季只不过2个月长
不过也够它受的
行星和它的卫星 转离了恒星的熔炉
温度下降了 到一个我们觉得温和舒适的地步
随着秋天的到来
雨回到了被烤焦的地表
干涸的海洋盆地被重新填满
海平面上升，形成了新的海岸
溜溜球星和它的卫星在寒冬中沉睡后
一切又都宁静下来
现在，在距恒星2亿英里外
白天也变黑暗了
温度在-260度徘徊
冬季很长，持续17个月
随着春天来临
在这个不幸的卫星上 太阳逐渐变大
冰破碎并急剧融化
冰川坍塌 形成波涛汹涌的海洋
在2个弥足珍贵的短暂时期
春天解冻和秋季下雨
在这个类似地球的卫星上 气候变得舒适和繁荣
在距恒星9千3百万英里处
大致与日地距离相等的地方
这个行星和卫星的椭圆轨道
穿越了一个被某些科学家称作"幸运区"的地方
这里的条件 对生命刚刚好
如果你离恒星太近 就特别热
如果太远 就会太冷 一切都是冰的
但是中间区域就刚刚好
每个恒星都有一个幸运区
那个区域的位置 取决于恒星的大小和温度
在我们的太阳系
金星处在该区的内边缘
火星处在外边缘
地球和它富饶的生命 正好在中间
溜溜球星每年两次穿越"幸运区"
春天的3.5个月，它靠近恒星
秋天的3.5个月，它重回寒冷的宇宙
生命能存活过"幸运区"之外的地方吗？
可能有生命能够
像地球上的某些动物一样可以冬眠
如果这个听来不切实际
我就拿地球上的潮间带为例
在潮间带，生物在海边繁殖
尽管有潮汐 他们依旧要这么做
当潮水来临，会淹没大部分生物
潮水退去后，那些生物依然能很好的生存下来
溜溜球星奇怪的轨道
给生命提供了短暂的适宜生存的环境
但是也提供了死亡
有些行星甚至更奇特
想象一个没有恒星可以环绕的星球
科学家推测在我们的星系中
有很多流浪的星球 在星际间黑暗的航道上的漂泊
它们是被遗弃的世界
在星际迁移导致的混乱中 从他们的太阳系被抛弃
天文学家称其为行质天体 (Planemo)
行质天体是那些没有恒星的行星
它们只是在星系中无尽的漂泊
需要多大的力量才能把一个行星 从它的星系中踢出去？
当一个年轻的恒星伴随着一组行星形成
很多行星间的引力相互作用
它们互相挤，互相拉
某些行星就被抛出了这个星系 就像被投票表决驱逐出去一样
如果你不幸处在某个被撞出的行星上
你可能会迅速离开适合栖息的区域
有数千亿这样迷失，飘忽，可怜的流浪星球
在我们银河系内外
没有母星提供热量
寒冷，黑暗，安静
因为行质天体没有太阳 它们是没有"天"和"年"的世界
它们守着无尽的黑夜
行质天体是孤独的流浪者 星系的哨兵
仅仅是在宇宙中漂泊
并不意味着行质天体是死的
如果一个行质天体是岩石结构 它依然可能有生命存在
一个小型的没有大气的行质天体 是沉睡在极寒中的
比我们南极最冷的冬天还要冷得多
但是一个大到足够保持住大气层的行质天体
能贮存行星诞生时产生的热量
这是最后的"温室效应"
热量来源于这个孤独星球深处 融化的核心
如果这个行质天体像木星一样是个气体巨星
它可能会有一系列卫星
行质天体及其卫星之间的引力 产生摩擦
导致卫星的内部保持温暖
这些卫星也可以有生命存在
跟木星的Io卫星一样
它在与木星的相互作用和其他途径下 有火山也产生了很多的热量
如果有东西能在此生存 它们一定是单细胞生物
像地球上常见的细菌一样
而不会是复杂的生命形态
没有太阳提供光合作用
这些微小的有机体 从行质天体或它的卫星的
土壤中的化合物获得能量
在地球，也有类似的情况
在南非地下深处的矿井 也有菌群被发现
它们既接触不到光，又接触不到氧气
完全依靠它们从环境土壤中制造的化合物生存
它们的新陈代谢极度缓慢
每1000年才复制一次
如果有生命居住在没有太阳的行质天体上
就可能是那样的有机体
它们在星球年轻的时候被困于此
当行质天体在安静的沉睡时
宇宙中还有比这更糟糕的地方
就像在这颗致命的脉冲星旁
距地球约980光年之外的室女座中
从远处看 脉冲星看起来像一个闪烁的灯
但是接近的话 脉冲星被像机关枪一样致命的辐射环绕
它们不是行星该去的地方
但是有东西干扰了这颗脉冲星的位置
一种解释是 这种反常是由一颗行星造成的
但是很多天文学家 怀疑环绕脉冲星的行星能够存在
这之所以是个问题 是因为脉冲星是在极其巨大的爆炸中形成的
当一颗红巨星爆炸
形成我们称之为超新星的巨大火球时
每分钟就能释放太阳一生才能释放的能量
当一颗恒星发生超新星爆炸
冲击波太过巨大 难以想象能有行星逃过此劫
当宇宙尘埃散去
只剩下红巨星被极度压缩的核
在一片广袤废墟的中心发射着脉冲
恒星爆炸喷射出的物质 又回到脉冲星
并形成一个圆盘
在这个混乱中 一个新世界逐渐形成
在火焰和毁灭中
一个行星从之前红巨星的尸体上复生了
行星能在那样的环境下形成令人惊奇
一个环绕脉冲星的行星 给你一种在迪厅的感觉
脉冲星就是一个光很强的舞厅灯
从这个野兽星球发出的射线 会破坏生命形成所需的有机分子
脉冲星有极强的磁场 被星球带着一起高速旋转
带动任何物质 例如电子，质子
加速并以高速抛出它们
就像极强的太阳风
我无法想象 那里会有机会给
甚至最简单的生命--微生物
在脉冲星附近出现并繁荣
主要是如果你在脉冲中 你就会能量过高
而你在脉冲之外 就完全没有能量了
脉冲星的发现
揭示了一个新世界 如何随着恒星的毁灭而形成
不论一个行星在哪里诞生 它的形成过程总是充满了危险
有时候 能量过于巨大
行星甚至在还没形成前就毁灭了
2007年
天文学家利用巨型的双子北座望远镜
在距地球400光年远的昴星团 发现了一个奇怪的现象
一个仅仅只有星表编号的恒星
HD 23514
被由气体和尘埃组成的 巨大的鞘状云给包裹
在鞘状云中心的恒星 已经有大约1亿岁了
在天文学概念中 这只算一个刚会走路的小孩
我们太阳的年龄比它大45倍
这里的条件极适合行星形成
但是光谱分析发现了一些奇怪的地方--
那些尘埃呈极度粉碎状
一般而言 幼年恒星会被刚诞生的行星环绕
在由气体和尘埃组成的原始恒星盘中 行星在年轻恒星周围形成
然后这些行星很开心的绕着恒星转
并没有意识到它在一个 跟其他行星很接近的轨道上
数百万年前
两个环绕HD 23514 的原始行星
走向了它们的毁灭
在两个世界接近时
潮汐力量把两个星球从球形拉成了蛋形
什么都没留下
两个世界都被毁灭了
产生了HD 23514 周围那些尘埃和废墟
40亿年以前
一个类似的末日降临了地球
一个约火星大小的行星 形成跟在初生地球大致相同的轨道上
就像HD 23514的那两个行星一样
地球和这个火星大小的天体
正在飞速冲向对方
如果你恰好不走运待在 一个刚诞生的行星上
在它变成地球的过程中
某天早上醒来 你可能会发现天空越来越黑
一个火星大小的天体 在一小时内就会撞到你
当它撞上时 全球都能感觉到冲击波
损坏了地球表面
碰撞毁掉了地球的一边
熔岩喷射到宇宙中
整个星球充满了流星和有毒气体
就像是到地狱的旅行一样
撞击产生的残骸结合在一起
形成了我们的月球
这是我们星球的一个新的开始
撞击是行星系统诞生过程 的一个重要成分
形成一个类地行星 基本就是碰撞的岩石组成在一起
在整个银河系中
有超过想象的 岩石碎片在形成类地行星
那里有一个新的行星
一个我们从未知道其存在的行星
它不仅仅是一颗新的行星
而是一个新种类的行星
就像打了激素的地球
我喜欢叫它们"超级地球"
除了大一些，它们跟地球很像
大概地球重量的10倍
超级地球中的一个家族与地球有很多相似性
有大陆，海洋 有些可能像火星一样很干燥
另一个家族 我们称作"水世界"或者"海星"
全球被水覆盖
欢迎来到格雷司581c星 (Gliese 581 c)
这个行星被米歇尔梅沃发现
它跟另外两个行星一起 环绕一颗很小的恒星
它在仅仅只有20光年之外的天秤座
并且是在太阳系之外 找到的最小的类地行星之一
但这并不意味着 格雷司581c星很小
它依然是超级地球
有着地球5倍的质量
但是是它上面的液态水 最令科学家兴奋
海洋行星 感觉就像在太平洋中间一样
没有陆地，只有水
你可以感觉头顶的白云和蓝天
水行星上的风跟地球的类似
所以它会是一个很适合航行的地方
天气非常好 每天都有澄净的蓝天
太阳都在一个地方
天气预报在那里要破产了
完全没有陆地
甚至水面下数英里
水层会延伸到很深处 至少是到行星中心的1/4
但是当我们潜到海洋更深处 压力激增
在水面下3万5千英尺 我们超越了地球上海洋的最深处
我们超过了10万英尺标记
压力太大
水本身开始形成令人惊奇的新的形态
在地球海洋最大深度的10倍处
我们到底了
当水太多时
在海洋的底部 会形成极大的压力
超过1百万个大气压
那样的压力会把液态水，也就是海水
压缩成另一种状态
我们称之为7号冰
不，它不是你冰箱里的那种冰
你冰箱里冰的水分子是错乱排列的
但是在极高压力下形成的冰
水分子会变得有序 他们会排列整齐
我可以给你看一种水晶 它是7号冰的类似物
这就是"岩盐"
7号冰可能也存在于我们太阳系
木卫二 (Europa)，木星的一颗卫星
在它厚厚的冰壳下 可能也有一层液态水
壳的压力太大
以至于7号冰可能就存在于这个未知的海洋深处
如果我们想象按比例扩大的木卫二
它可能会是个跟格雷司581c星相似的水世界
很容易想象生命能诞生在水中
毕竟，水对地球来说是生命之源
地球上的任何地方 只要有水，就有生命
你在地球上无法找到一个无菌的水滴
除非你把它放到微波炉里
在这个水世界里 可能会有细菌或任何种类的海洋生物
但是并不是所有的超级地球 都像水世界一样充满生机
当我们谈论超级地球 我们会说它的两个家族——
一类主要是陆地，有部分的水 一类主要是水，有无尽的海洋
但是我们必须要加入第三个家族 它可能是非常稀有的超级地球
我称之为"碳星"
碳星跟我们在任何地方 见过的任何东西都不像
一个拥有奇妙化学的行星 但是却富有非常类似地球的宝藏
纵览我们整个星系 有的行星贫瘠，荒凉，不适合居住
但是科学正在追踪一类新的行星
一个充满宝藏的世界
在我们太阳系 在太阳和附近的恒星中
氧元素的含量总是多于碳元素
但是如果我们想象宇宙中的某处 碳的含量比氧多
那么行星的形成就完全不同了
光谱分析显示一个碳元素非常丰富的地方 在2万6千光年之外
接近银河系的中心处
在这里形成的行星 可能含有有丰富的碳
碳星上清晨的天空 绝不可能是清澈的蓝天
我想象一种黄色的烟雾 夹杂着黑色的云
当你在大气层中降得更低时 我可以想象由化合物——
甲烷，甚至汽油组成的湖泊
我可以想象那些冒泡的，恶臭的 像矿坑一样的黑色
像一口石油井
大气中只有很少甚至没有水分
大气是由碳化合物构成的
甲烷、丁烷、戊烷、苯
当你精炼汽油时可以分离的 所有这些不同的含碳化合物
一天可能会下苯雨 第二天就下丁烷雨
尽管碳星看来非常奇特
但是它的空气成分对某些人却并不陌生
富含苯的星球的空气
有点类似于洛杉矶的空气
很多烟雾，微粒
不幸的是 我们已经很习惯
这些从汽车尾气中排出的东西了
尽管有污染 碳星也可能有闪闪发光的一面
你也许能看到钻石
因为行星可能会形成大量的纯碳
当你压缩纯碳 它就变成钻石
这些奇异行星的秘密 等待着人们探索整个星系去发现
但是天文学家在找到"圣杯"以前 是不会满意的
一个像我们的行星 能够维持生命的——
下一个地球
人们总会问我， 你自己认为我们能找到另一个类似地球的行星吗？
我回答："一定会的。"
每个恒星都可能有跟地球大小类似的行星
我们认为每个恒星都会有几个 地球质量或者超级地球质量的行星
那么如果你有 例如2千亿个恒星在银河系中
那可能意味着银河系有4千亿的地球 甚至更多
4000亿个地球
开普勒宇宙探测器 是第一个有能力找到这些行星的仪器
开普勒正在夜空中看天鹅座的10万颗恒星
拍照，拍照，再拍照 每分每秒
开普勒的目标很简单
在那10万恒星中寻找那些变暗的
当一个恒星轻微变暗
表示一个行星经过它面前 并挡住了一些光
恒星变暗了多久 以及它阻挡了多少光
能够告诉科学家那颗行星的大小 以及它跟其太阳的距离
对此的一个很好的比喻是 在探照灯的光亮中寻找一个小黑点
当一个小飞蛾飞过探照灯时
当一个行星穿过时 它只是一点微小的变暗
这是一种非常强大的科技
它能让你在类似太阳大小的恒星旁
找到那些甚至比地球还小的行星
这个科技正在改变科学发展的方向
我认为我们可能找到适合居住的行星 在未来几年内
科学家们估计 开普勒任务能够找到至少50颗外星地球
一个很重要的问题是
这是任何期望寻找地外生命的人 今天要面对的是：
万一即使我们发现了生命 我们依然无法识别它们怎么办
外星地球上的条件可能会使 生命向着不同方向进化
我希望 我们能够看到一些现象
能让我们的脖子后面的汗毛都竖起来
不论那种现象是什么
它一定会是第一章
记载于史上最伟大的科学故事里 (subtitle from http://shooter.cn by SPlayer538
翻译: Ismita 校对: Ismita, Nitel 义务翻译，转载请注明出处。 (subtitle from http://shooter.cn by SPlayer