在2017年2月一组欧洲天文学家宣布发现了一颗环绕附近恒星trappist - 1的七行星系统。除了这七颗行星都是岩石的事实之外，还有三颗行星在特拉普斯- 1的宜居带内的轨道运行。因此已经进行了多项研究，以确定系统中的任何行星是否适宜居住。
当涉及到可居住性研究时，要考虑的关键因素之一是恒星系统的年龄。从根本上说年轻的恒星有一种趋势，即在行星围绕老恒星的轨道上长时间受到辐射时，会突然爆发并释放出有害的辐射。多亏了一对天文学家的一项新研究现在已知的trappist - 1系统的历史是太阳系的两倍。
这项研究将发表在《天体物理学杂志》上，标题为“在trappist - 1系统的时代”，由加州大学圣地亚哥分校(UCSD)的天文学家Adam Burgasser领导。他与美国航空航天局(NASA)外行星探索计划(EEP)的副项目科学家埃里克·马马耶克(Eric Mamajek)一起参加了喷气推进实验室。
从行星trappist - 1f(右)附近的有利位置可以看到trappist - 1系统的样子。图片：NASA/JPL-Caltech
他们一起查阅了trappist - 1s运动学的数据(即它围绕星系中心运行的速度)、它的年龄、磁场活动、密度、吸收线、表面重力、金属性，以及它经历恒星耀斑的速度。从这一切来看，他们认定trappist - 1相当古老，介于5.4到98亿年之间。这是我们太阳系的两倍大，这是大约45亿年前形成的。
这些结果与之前估计的结果相矛盾，即trappist - 1系统的年龄约为500万。这是基于这样一个事实:对于像trappist - 1这样的低质量恒星来说，这是一个很长的时间，它的质量大约是太阳的8%。但是随着年龄限制在100亿年前，这个恒星系统几乎和宇宙本身一样古老!
正如Burgasser博士在最近的NASA新闻声明中解释的那样：我们的结果确实有助于限制trappist - 1系统的进化，因为系统必须持续几十亿年。”这意味着行星必须共同进化，否则系统早就崩溃了。就可居住性研究而言，这可能是非常重要的。
首先与年轻的明星相比，年长的明星在flareups上的体验更少。从他们的研究中，Burgasser和Mamajek证实与其他超酷的矮星相比，trappist - 1相对来说比较安静。然而由于围绕着trappist - 1轨道的行星离他们的恒星很近，在这一点上，它们已经暴露在数十亿年的辐射中。
在trappist - 1系统中，一行星凌日红矮星的艺术图。图片：NASA/ESA/STScl
因此在trappist - 1轨道上运行的大部分行星都有可能被剥离出来——这与数十亿年前火星失去保护磁场时所发生的情况类似。这与许多最近的研究是一致的，这些研究得出结论:特拉普- 1的太阳活动不会对任何行星上的生命有益。
尽管其中一些研究涉及到恒星耀斑的trappist - 1级，但另一些研究则考察了磁场的作用。最后他们得出结论trappist - 1太易变，而且它自己的磁场很可能与行星的磁场相连接，使得恒星的粒子可以直接流到行星的大气层(从而使它们更容易被剥去)。
然而结果并不完全是坏消息。由于trappist - 1行星的估计密度比地球低，所以可能有大量的挥发性元素(即水、二氧化碳、氨、甲烷等)。这些可能导致了厚厚的大气层的形成，保护了表面免受大量有害辐射的影响，并将热量重新分配到那些被锁定的行星上。
再由厚厚的大气层也会产生类似于金星的效果，产生一种失控的温室效应，这将导致难以置信的厚大气层和极其炽热的表面。在这种情况下在这些行星上出现的任何生命都必须非常顽强，才能生存数十亿年。
在红矮星trappist - 1周围发现的最遥远的外行星上的艺术图。图片：ESO/M. Kornmesser
另一个要考虑的积极因素是trappist - 1的恒定亮度和温度，这也是典型的m级(红矮星)恒星。像我们的太阳这样的恒星的寿命估计为100亿年(几乎是一半)，随着时间的推移，它会越来越亮，越来越热。另一方面据信红矮星的存在时间长达10万亿年，比宇宙存在的时间要长得多，而且在强度上变化不大。
考虑到地球上出现复杂生命所需的时间(超过45亿年)，这种寿命和一致性可能会使红矮星系统成为长期宜居的最佳选择。这是由哈佛-史密森天体物理中心(CfA)的阿维·勒布教授最近进行的一项研究得出的结论。
正如Mamajek的解释：恒星比太阳质量要大得多，在数百万年的时间里迅速燃烧，并在超新星爆炸中爆炸。但是，trappist - 1就像一根慢燃的蜡烛，比宇宙的当前年龄要长900倍。
NASA也对这些发现表示了兴奋，这些新结果为未来对trappist - 1行星的观测提供了有用的背景，这可以让我们对行星大气层的形成和演化有更深入的了解，并持续下去，”喷气推进实验室的系外行星科学家Tiffany Kataria说。目前对trappist - 1和附近其他恒星系统的适宜性研究仅限于间接方法。
然而在不久的将来，像詹姆斯·韦伯太空望远镜这样的下一代任务将会揭示更多的信息——比如这些行星是否有大气层以及它们的组成成分。未来对哈勃太空望远镜和斯皮策太空望远镜的观测也将提高我们对这些行星的了解以及它们表面可能的条件。
参考：NASA，arXiv
来自：Universe Today
作者：Matt Williams
编译：中子星
审校：博科园
