冰冻的超级地球距离我们仅六光年

截至 11 月 8 日，人类已确认存在 3,837 颗系外行星——考虑到本世纪之前这一数字还不到 500 颗，这可谓一项非凡的成就。不幸的是，大多数行星距离我们数百甚至数千光年，我们不太可能在短期内直接研究这些行星。但有少数行星距离我们稍近一些——包括一颗距离我们仅 6 光年的冰冻超级地球，最近借助一项跟踪和识别我们附近系外行星的新技术，我们找到了它。

在周三发表于《自然》杂志上的一篇论文中，一个国际天文学家团队报告称，他们发现了一颗围绕巴纳德星运行的新系外行星。巴纳德星是距离地球第二近的恒星系统（仅次于半人马座三星系统），长期以来人们一直认为它没有任何行星。这颗行星被命名为巴纳德星 b（或 GJ 699 b），质量是地球的 3.2 倍，绕恒星运行一周需要 233 天。

它也是一片冰冷的地狱，远离主星，没有任何机会收集有意义的射线。该论文的作者怀疑平均温度高达 -238 华氏度。这比地球上有史以来最冷的读数还要低 100 多华氏度。

“我认为称这颗行星具有潜在宜居性有些牵强，”华盛顿特区卡内基科学研究所研究员、新论文合著者 Johanna Teske 表示。“它的表面太冷，不可能存在液态水，这基本上就是宜居带的定义，”宜居带是指恒星周围的轨道区域，温度适宜，足以让液态水存在。液态水通常被认为是生命进化的关键组成部分，至少是我们所知的生命进化的关键组成部分。

这有点令人沮丧，但这并没有掩盖巴纳德星 b 的发现的重要性，这一发现已经酝酿了好几年。

“2015 年之前的数据中就存在信号，那时人们开始进行更密集的观测活动来确认信号，”Teske 说。对 Proxima b 的探测是最终解决这些信号问题的重大举措，Proxima b 是距离地球最近的系外行星，可能确实适合生命生存，即使近年来这种可能性已经很小。“根据开普勒任务的结果，我们知道许多恒星可能拥有小行星。那么，为什么不看看最近的恒星呢？”

参与此项研究的另一位卡内基研究所研究员保罗·巴特勒 (Paul Butler) 称巴纳德星为行星搜寻领域的“大白鲸”。 “在过去 100 年的大部分时间里，天文学家寻找系外行星的唯一技术是天体测量技术”，研究人员利用该技术寻找主恒星在天空平面上相对于背景恒星的摆动。这项新研究超越了天体测量技术的限制，并让我们得以一窥系外行星搜寻者如何在未来找到更多类似地球的世界。

巴纳德星 b 的研究因一些挑战而受阻，即该行星的轨道周期长（这使得基于恒星跃迁的研究更加困难），以及该物体信号的振幅小。该团队需要收集大量数据才能分离信号并对其进行研究，最终倾注了 20 多年来由七种不同仪器收集的数据。总而言之，这是有史以来用于寻找系外行星的最大数据集之一，也是该团队有超过 99% 的信心巴纳德星 b 是一颗行星的部分原因。“这项研究真正令人印象深刻的部分是数据的数量和高质量，”Teske 说。

他们利用所谓的径向速度技术发现了巴纳德星 b，该技术可以检测和分析恒星和行星在轨道旋转过程中引力作用产生的摆动。尽管这种技术之前曾多次用于寻找数百颗其他系外行星，但从未用于寻找如此小且距离恒星如此遥远的行星。

那么这颗行星本身呢？不幸的是，除了知道巴纳德星 b 确实存在之外，我们对它的了解仍然非常有限。“我们不知道巴纳德星 b 是否有大气层，甚至不知道它的平均成分，”特斯克说。而且它与主星的距离使得它不太可能支持生命——至少是我们所知的生命。

不过，这个谜团是双向的，这可能是我们对外星存在抱有一丝希望的理由。“地表可能稍微温暖一些，可能存在一些液态分子，比如甲烷，”特斯克说。“我们知道太阳系中的卫星被厚厚的冰层覆盖，但下面有液态海洋，”比如木卫二和土卫二。巴纳德星本身是一颗古老的红矮星，不太活跃，这意味着人们不必担心它会用过多的恒星辐射淹没附近的行星。虽然它是一颗超级地球，但它的质量仍然在我们认为可以维持生命的行星范围内。这一切都是推测，但巴纳德星 b 上宜居的前景并没有完全消失。

特斯克、巴特勒和其他人将继续研究巴纳德星 b，他们尤其希望将这颗新系外行星作为测试下一代仪器的目标，比如美国宇航局即将推出的詹姆斯·韦伯太空望远镜，它可以真正评估是否存在大气层。“这些类型的观测还需要几年时间，”特斯克说。“但就我个人而言，我仍然是一名‘职业生涯早期’的天文学家。我可以耐心等待。”