奇妙的新世界

　　

　　关于哈勃太空望远镜

　　自1990年发射以来，美国宇航局的哈勃太空望远镜已经进行了超过100万次观测，积累了大量的科学发现，并对天文学的所有领域产生了深远的影响。哈勃望远镜已经解决了基本的宇宙问题，并探索了远远超出其建造者最雄心勃勃的计划。它比迄今为止的任何其他天文台都能捕捉到更远的空间。哈勃发现星系是由较小的结构演化而来的，发现超大质量黑洞在星系中心很常见，证实了宇宙正在加速膨胀，探测了彩色星云中恒星的诞生地，分析了太阳系外行星的大气层。哈勃望远镜的发现速度是天文学史上任何望远镜都无法比拟的。

　　

　　在地球上空运行，不受地球大气层的模糊和过滤影响，哈勃太空望远镜可以比通常的大型地面望远镜更好地分辨天体。它还可以在电磁波谱范围内观察这些物体，从紫外线到可见光，再到近红外线波长。它可以看到明亮天体附近的微弱天体——这是研究恒星周围和活动星系发光核心附近区域的重要要求。天文学家们利用哈勃望远镜敏锐的视觉来探测可见宇宙的极限，发现了在大爆炸宇宙诞生后不久就存在的前所未见的天体。

　　

　　几千年来，人们相信地球是固定的宇宙的中心，所有其他天体都围绕着我们的星球旋转。但随着时间的推移，很明显，地球并没有占据这样一个特殊的位置。1610年，意大利天文学家伽利略在一系列重大发现中发现了木星的卫星，这些发现加强了至少在公元前三世纪就存在的日心说。这一理论认为地球和太阳系中的其他天体都是围绕太阳运转的。随着之前理解宇宙的框架崩溃，人们开始发现，也许地球并不像他们想象的那么独特。有些人甚至怀疑是否有行星围绕着其他恒星旋转。

　　行星TRAPPIST-1f

　　今天，太阳系以外的系外行星一批批地被发现。哈勃太空望远镜提供了深入了解这些世界是什么样的。天文学家首次发现的大多数系外行星与我们太阳系中的行星相比都是野生的和奇异的。然而，寻找可居住的类地行星的前景也令人兴奋。哈勃研究了系外行星的大气层，发现了几个含有水蒸气的行星，水蒸气是我们所知道的生命的基本成分。这些行星中的一些甚至在它们的恒星的可居住带内运行，可居住带是指轨道距离的范围，在这个范围内温度足够温和，液态水可以在行星表面聚集。

　　行星TRAPPIST-1f大小与地球大致相同，轨道位于其恒星的宜居带内。天文学家有兴趣研究这样的世界，作为寻找其他地球的一部分-其他可能存在生命的行星。

　　图片来自美国国家航空航天局

　　TRAPPIST-1行星围绕母恒星的公转距离比水星围绕太阳的公转距离要近得多。在我们的太阳系。如此小的轨道会使地球温度太高，不可能成为我们所知道的生命的好候选者。然而，由于主星是一颗比太阳小得多，温度也比太阳低得多的红矮星，它的适居带更接近太阳。离恒星太近，行星温度太高，不适合液态水存在。如图中所显现的会变成蒸汽。太远，地表水只以冰的形式存在，在照片中用霜来表示。哈勃望远镜的观测显示，有几颗行星，包括三颗在宜居带内的行星，可能是岩石和大气类似地球。

　　K2-18b的超级地球

　　天文学家们花了几十年的时间寻找其他适合居住的星球。我们所知道的生命可居住性，它依赖于一个无毒的大气层，岩石表面，和一个合适的温度范围，允许水在它的表面聚集。哈勃第一次在一颗宜居带行星的大气层中探测到了水蒸气。然而，它的其他两个可居住性标准并不符合。一组研究人员利用哈勃档案中的数据分析了这颗主星在K2-18b大气中的过滤光。他们发现了水蒸气以及氢和氦的特征，后者对我们所知的生命并不友好。K2-18b的质量大约是地球的8倍，它很可能是一个由气体和液体组成的巨球，就像海王星一样，没有岩石表面。它的主恒星也是一个非常活跃的红矮星，它向行星系统发射高能辐射。

　　但是，尽管环境恶劣，K2-18b为天文学家提供了第一个机会来探测和研究一个可能具有温带气候的宜居带行星上的水。未来的观测可以估计这颗行星的大气中含有多少水，检测其他分子，并确定这颗行星被云层覆盖的百分比。K2-18b特别有趣，因为它是已知的数百颗质量介于地球和海王星之间的超级地球行星之一。随着天文学家对这些迷人的世界有更多的了解，我们将更接近于发现地球是否是独一无二的。

　　下图中所示的这个系统距离我们大约110光年。它拥有一颗名为K2-18b的超级地球，这是目前已知的一颗既有水又有适宜生命生存的温度的系外行星。虽然天文学家并不确定K2-18b是否真的适合居住，但研究它让我们离了解是否存在其他类似地球的行星更近了一步。

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