在搜尋系外行星時(shí)，科學(xué)家驚喜地發(fā)現(xiàn)一顆類似于地球的行星。TOI 700 d是類地球行星中最新的一名成員。這顆行星由美國(guó)宇航局(NASA)的凌日系外行星勘測(cè)衛(wèi)星(TESS)發(fā)現(xiàn)，它是一個(gè)遙遠(yuǎn)太陽(yáng)系中的三個(gè)天體之一。這顆行星并不像周圍的天體以及科學(xué)家發(fā)現(xiàn)的大多數(shù)行星，它的大小和地球近似，另外，它圍繞恒星公轉(zhuǎn)的距離允許其表面存在液態(tài)水。

作為一顆與地球大小相當(dāng)?shù)男行?，TOI 700 d還位于其公轉(zhuǎn)恒星的宜居帶，這對(duì)科學(xué)家來(lái)說(shuō)十分重要。“我們一直想了解一個(gè)問(wèn)題，生命能否在圍繞非常小的恒星運(yùn)行的行星上形成?TOI 700 d的發(fā)現(xiàn)，讓我們向這個(gè)目標(biāo)邁了一大步，”在哈佛-史密松森天體物理中心(Harvard-Smithsonian Center for Astrophysics)工作的一位天文學(xué)家 Joseph Rodriguez說(shuō)，“我們還遠(yuǎn)沒(méi)有解答這個(gè)問(wèn)題?？赡苓€需要幾十年，甚至更久的時(shí)間來(lái)回答這個(gè)問(wèn)題。但是，我們正朝著解決科學(xué)界一個(gè)最重要問(wèn)題的方向前進(jìn)。”

但是，盡管十分興奮，科學(xué)家對(duì)TOI 700 d并不完全了解。他們知道TOI 700 d的恒星是一顆紅矮星，相比去比起其它一些恒星來(lái)說(shuō)，它更加溫和?；钴S的恒星會(huì)向圍繞的行星投電磁風(fēng)暴和高能帶電粒子，使這些行星上無(wú)法形成生命。

“這顆恒星極其安靜，”芝加哥大學(xué)天文學(xué)研究生Emily Gilbert說(shuō)，“我們利用TESS 對(duì)它進(jìn)行了長(zhǎng)達(dá)11個(gè)月的觀察，沒(méi)有看見一點(diǎn)點(diǎn)耀斑。我們猜想，由于這顆恒星有點(diǎn)老了，所以在它生命的進(jìn)程中更加平靜了。”

目前為止，科學(xué)家在這顆安靜恒星的周圍，已經(jīng)發(fā)現(xiàn)了三顆行星，分別是TOI 700 b、TOI 700c 和TOI 700 d。其中，TOI 700c 和TOI 700 d的公轉(zhuǎn)軌道太靠近恒星，不適宜生命生存。但第三顆行星的公轉(zhuǎn)軌道處于恒星的宜居帶中，其中的溫度能使行星表面的水維持液態(tài)。Gilbert說(shuō)：“TOI 700 d 其實(shí)比地球更加深入宜居帶。地球本身只是勉強(qiáng)宜居。”

但科學(xué)家還確定了一個(gè)不理想的現(xiàn)象：這顆行星被恒星的潮汐鎖定，它的一個(gè)面總是面對(duì)恒星，是白天，而另一面總是夜晚。

但除這些之外，科學(xué)家對(duì)這個(gè)行星的其他特點(diǎn)并不了解。研究TOI 700 d 的科學(xué)家特別想知道一項(xiàng)關(guān)鍵數(shù)據(jù)：它的質(zhì)量。這一數(shù)據(jù)將解釋，這顆行星在多大程度上像地球一樣是一顆巖石行星，而不是像海王星一樣，是一顆充滿氣體的行星。

由于TOI 700 d的質(zhì)量數(shù)據(jù)很難測(cè)量，科學(xué)家先宣布了他們的發(fā)現(xiàn)。“有儀器可以進(jìn)行測(cè)量，” Rodriguez說(shuō)道，“但是這樣的儀器很少，這個(gè)過(guò)程可能會(huì)持續(xù)幾年，需要多個(gè)研究團(tuán)隊(duì)數(shù)百次的觀測(cè)。”科學(xué)家目前還不知道，這顆行星上是否有大氣層，這也是判斷可能存在生命的重要線索。Gilbert表示，“如果這個(gè)行星只是一團(tuán)巖石，沒(méi)有生命能生活在那里。”不幸的是，解答這個(gè)問(wèn)題要比測(cè)量行星的質(zhì)量更困難。

所以直到目前，科學(xué)家一直假定TOI 700 d由巖石構(gòu)成，并且嘗試?yán)媚Ｐ?，建立他們?duì)這顆行星的了解與生命形成之間的聯(lián)系。戈達(dá)德太空飛行中心大學(xué)空間研究協(xié)會(huì)的訪問(wèn)研究助理Gabrielle Engelmann-Suissa說(shuō)，“建構(gòu)模型幫助我們了解這顆行星的生命力，以及在多種條件下，它能多大程度地保持宜居的地表溫度。”

總之，Engelmann-Suissa和同事共運(yùn)行了20個(gè)不同的模型。每個(gè)模型都采取不同的地表特征組合，例如行星是被陸地覆蓋的，還是被水覆蓋的;大氣是像今天的地球，還是像遠(yuǎn)古的地球或火星?

Engelmann-Suissa和同事并不知道，其中是否有模型更符合TOI 700 d的實(shí)際情況。她說(shuō)：“當(dāng)你模擬各種類型的行星，聽起來(lái)會(huì)有些混亂。”但是，模擬的意義并不是從中偶然發(fā)現(xiàn)與事實(shí)相匹配的情形。相反的，這樣做的意義在于能了解各種可能性，并了解是否能用科學(xué)儀器區(qū)分它們。

在一方面，TOI 700 d的模型都有一定的希望演化出生命。“沒(méi)有一個(gè)模型發(fā)生失控溫室效應(yīng)(runaway greenhouse effect)，”Engelmann-Suissa表示，“在我們研究的模型里，沒(méi)有一個(gè)中的海洋蒸發(fā)，這是個(gè)好兆頭。”她補(bǔ)充說(shuō)，這些模型的全球平均氣溫相當(dāng)巨大，但并沒(méi)有超出科學(xué)家設(shè)想的特別是那些頑強(qiáng)的生命能抵抗的極限。

在平均氣溫最高的模型中，顯示的平均表面溫度約為91℃。“對(duì)于我們?nèi)祟悂?lái)說(shuō)，這一氣溫太高了，”Engelmann-Suissa 說(shuō)，“但是因此就說(shuō)那里沒(méi)有生命并不嚴(yán)謹(jǐn)。”

模擬的第二個(gè)目的是為了更好地了解如何利用儀器來(lái)了解世界，并提供一份關(guān)于TOI 700 d的嚴(yán)格評(píng)估。目前科學(xué)家掌握的儀器，還不能通過(guò)潛在的特點(diǎn)來(lái)區(qū)分所有這些行星。NASA下一代主要的望遠(yuǎn)鏡，詹姆斯·韋伯太空望遠(yuǎn)鏡(James Webb Space Telescope)，也無(wú)法進(jìn)行區(qū)分，而未來(lái)大多數(shù)望遠(yuǎn)鏡的概念設(shè)計(jì)將依賴于類似的設(shè)備。

Engelmann-Suissa 表示，“這是天文學(xué)領(lǐng)域里的一大難題，能觀察這些行星的希望有些渺茫。我們確實(shí)需要對(duì)探測(cè)器進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，以弄清楚怎樣才能獲得信號(hào)精度。”

然而科學(xué)家確切知道，從這個(gè)夏天開始，TESS將再一次對(duì)準(zhǔn)TOI 700 d行星，這可能會(huì)揭開全新的、讓科學(xué)家試圖去解答謎題。“也許，我們將發(fā)現(xiàn)我們并不了解那個(gè)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)，或許還存在一些另外的行星，”Rodriguez 說(shuō)，“另外，雖然是一種罕見情況，但我們還會(huì)發(fā)現(xiàn)那一系統(tǒng)開始變得類似于我們的太陽(yáng)系。”

“但是我們還并不知道，我認(rèn)為這是真正有趣的地方，” Rodriguez 說(shuō)，“我們將獲取更多的數(shù)據(jù)。目前，我們才是剛剛開始了解那個(gè)天體系統(tǒng)到底是怎樣的。”