天文学家们发现了一颗距离地球仅有87光年的行星，几乎与地球大小相同，它围绕着恒星旋转，距离既不酷热也不冰冻。听起来很适合作为地球2.0，对吗？但事情并没有那么简单。这颗名为LP
天文学家们发现了一颗距离地球仅有87光年的行星，几乎与地球大小相同，它围绕着恒星旋转，距离既不酷热也不冰冻。
听起来很适合作为地球2.0，对吗？但事情并没有那么简单。这颗名为LP 791-18d的系外行星的轨道并不完全是圆形，而是被另一颗行星的引力扯得偏离原本的轨道，导致行星内部可能一团混乱的炽热混合物从表面喷发形成狂暴的火山。
艺术家对LP 791-18d的印象。（美国宇航局戈达德太空飞行中心/克里斯·史密斯/KRBwyle）
即使它并不完全适合居住，这一发现也有助于天文学家更好地理解类地行星上的适居条件是如何形成的。
"LP 791-18d被潮汐锁定，这意味着它的一面始终朝向恒星，"加拿大蒙特利尔大学的天文学家Björn Benneke说道。
"白天的一面可能过于炎热，无法在表面存在液态水。但我们怀疑行星上发生的大量火山活动可能维持着一种大气层，这可能导致水在夜面凝结。"
LP 791-18是一颗微小而凉爽的红矮星，其质量仅为太阳的14%，半径为太阳的17%。2019年，天文学家发现它有两颗系外行星：一颗名为LP 791-18b的超级地球，质量是地球的1.46倍，轨道周期为0.94天；另一颗名为LP 791-18c的迷你海王星，质量大约是地球的6倍，轨道周期为4.99天。
由于这颗恒星是已知的最冷的系外行星宿主之一，蒙特利尔大学的天文学家Merrin Peterson领导的团队利用红外斯皮策空间望远镜对该恒星进行了连续近127小时的观测。在那里，他们观察到恒星光线的微弱下降，称为凌变，这些凌变不是由LP 791-18b或LP 791-18c引起的，因为它们的轨道位于我们与该恒星之间。
这表明存在第三颗之前未知的行星。研究人员随后通过地面望远镜的观测确认了LP 791-18d的存在，这颗系外行星的半径是地球的1.03倍，质量是地球的0.9倍，轨道周期为2.753天。
这个距离比地球到太阳的距离近得多，但LP 791-18也要冷得多，这意味着这颗新发现的系外行星仍位于恒星的适居带，即理论上允许表面存在液态水的空间区域。它既不会太热使水蒸发，也不会太冷使水结冰。
然而，这种接近也带来了另一个问题。该系外行星的自转与轨道周期“锁定”在相同的时间段；实际上，这颗行星的一面始终面朝恒星，就像月球的一面始终面朝地球一样。对于LP 791-18d来说，这种“潮汐锁定”意味着一面始终处于炽热的白昼，另一面则永远是黑夜。
研究团队共捕捉到72次凌变，其中43次来自LP 791-18d，29次来自迷你海王星LP 791-18c。这使他们能够测量所谓的凌时差异，即系外行星之间的引力相互作用导致其凌变的时间略有变化。
接着，研究人员可以更准确地计算出迷你海王星的质量，确定它相当于地球的7.1倍。他们还了解到，这两颗系外行星在其轨道上彼此距离非常接近，迷你海王星将较小的行星拉入明显的椭圆轨道。这意味着，随着LP 791-18d离恒星越来越近或离恒星越来越远，不断变化的重力会拉伸和压缩行星，使其内部加热。
这种内部加热可能表现为火山活动，可能会形成浓厚的大气层。利用詹姆斯·韦伯太空望远镜等观测设备对其进行测量可能能提供关于类地行星（如地球或金星）的一些见解，这两颗行星都具有火山活动，但演化路径却截然不同。
"天体生物学这个广泛研究地球和其他星球生命起源的领域中一个重要的问题是，构造活动或火山活动是否对生命的存在是必要条件，"加州理工学院的天体物理学家Jessie Christiansen说道。
"除了可能提供大气层外，这些过程还能搅动物质，阻止其下沉并被困在地壳中，包括那些我们认为对生命很重要的物质，如碳。"
这一发现展示了适居性是多么复杂的一个概念，以及全面研究每个行星系统的重要性。仅仅在恒星的适居区发现一颗与地球大小相似的行星已经不再足够。还需要仔细考虑系统中其他行星的影响。
同时，继续发现和表征这些行星的重要性也不容忽视，无论它们是否适居。它们向我们展示了一系列可能发生在类地行星上的结果，以及在更广阔的星系中存在适居条件的可能性。
"这个发现只是一个开始，"哈佛-史密森天体物理中心的天文学家Karen Collins说道。
"借助詹姆斯·韦伯太空望远镜等设备，我们有望继续研究这颗行星，进一步调整观测，了解更多关于这颗可能由火山供能的大气层的信息。未来的发现将帮助我们理解生命的基本成分在除了我们自己的星球之外的其他世界上是如何形成的。"
该研究已发表在《自然》杂志上。