ILLUSTRATION BY UNIVERSITY OF WARWICK/ MARK GARLICK据美国国家地理(撰NADIA DRAKE编译:邱彦纶):天文学家发现一颗环绕白矮星的岩石球体,这可能揭露了50亿年后的太阳系面貌。
1995年,在地球表面的一架望远镜收到了来自数百光年外微弱的摆动讯号,因此解答了困惑人类已久的宇宙谜团。
原来
【菜科解读】
这张艺术家的想象图描绘出新发现的恒星系统,有块行星碎片绕着白矮星公转。
ILLUSTRATION BY UNIVERSITY OF WARWICK/ MARK GARLICK据美国国家地理(撰NADIA DRAKE编译:邱彦纶):天文学家发现一颗环绕白矮星的岩石球体,这可能揭露了50亿年后的太阳系面貌。

1995年,在地球表面的一架望远镜收到了来自数百光年外微弱的摆动讯号,因此解答了困惑人类已久的宇宙谜团。
原来这架望远镜所探测到的,是第一颗绕着类太阳恒星公转的系外行星。
这个破天荒的发现,证明了在太阳系之外的确有行星存在──而且可能为数不少。
在这之后,天文物理学家在银河系里,发现了将近4000颗绕着恒星公转的系外行星。
这些恒星和我们的太阳一样,也处在生命周期中的主序星(main sequence stars)阶段。
恒星在这个时期会稳定地燃烧并发光发热,通常持续达数十亿年之久。
但最近研究人员竟发现,有颗行星体近距离地绕着白矮星(white dwarf)公转,白矮星是燃烧殆尽、濒临死亡的恒星。
这项研究成果发表在四月出版的《科学》(Science)期刊。
这个史无前例的发现,让我们得以一窥将来太阳开始走向灭亡之时,地球的可能宿命。
这个研究团队是由英国华威大学(University of Warwick)的天文物理学家克瑞斯托福.曼瑟(Christopher Manser)领军,他们利用光谱学的方法,收集并分析了来自白矮星周围气体盘内不同波长的光线,因而发现了这颗岩质天体。
这是科学家首度使用这种方法,来确认绕着白矮星公转的行星体。

曼瑟在电子邮件中说明,他们的研究团队使用位于西班牙帕马(La Palma)的加那利大型望远镜(Gran Telescopio Canarias),观测?气体盘中的钙所发出光的颜色,并且每隔两到三分钟就收集一次光谱。
这样的技术让科学家得以侦测到气体盘远离及接近地球时,光线颜色所发生的微小变化。
这种颜色的变化称为?都卜勒摆动(Doppler wobble),与声音的?都卜勒效应(Doppler effect)类似,也就是警车呼啸而过时,鸣笛所发生的声调变化。
曼瑟表示,?以我们的探测来说,我们根据颜色的变化而确认出有颗微行星以两小时的周期在气体盘中公转。
因为这个天体的尺寸相对较小,因此研究团将它归类为微行星。
重构行星科学家为什么要研究系外行星呢?其中很大部分的原因,是为了更了解我们太阳系的演化。
如果正如曼瑟所想,这颗微行星过去曾经是颗像地球这样的行星,那么结果可能很残酷。
当这颗行星体所环绕的恒星开始耗尽燃料并膨胀时──就如同大多与太阳类似的恒星面临生命终点时那样,巨大的引力会撕裂距离较近的行星,让行星只剩下岩质的内核,并且产生碎屑盘。
曼瑟怀疑,我们的地球也将面临相似的命运。
他说:?在大约50亿年后,太阳最后会耗尽燃料并且膨胀,那时它将吞没水星、金星,而且很有可能也会吞没地球。
但火星和其他包括木星、土星、小行星带在内的其他天体,可能会在整个过程中幸存下来。
不过,这些天体可能会因为损失部分的质量,使得公转轨道稍微变大一些。

而最后,太阳会变成一颗白矮星。
不过,根据未参与本研究的天文物理学教授──美国康乃尔大学(Cornell University)卡尔.萨根研究所(Carl Sagan Institute)所长莉萨.卡尔特内格(Lisa Kaltnegger)的说法,这样的研究可能还是有光明面存在。
如果绕白矮星公转的微行星发生碰撞,最后可能会合并成为稳定的新行星。
她研究了这样的可能性,结果显示这些重构的行星甚至可能适合生命居住。
她在电子邮件中写道:?我们发现,当白矮星更为冷却之后,这样的行星能够维持温和的条件长达几十亿年。
举例来说,尽管这颗新行星诞生之处的剧烈环境可能会让行星表面的水消失无踪,但之后可能仍会有富含水分的彗星撞击这颗行星,重新带来生命起源所需的液体。
因此,她说:?与炎热干涸的死亡星球不同,在这颗行星上,生命可能会全部从头来过。
?这篇论文可以说是先拼起了整个谜团的第一片拼图,确定在年轻白矮星周围的微行星如何变成行星。
现在,曼瑟希望把这种光谱学的方法应用在其它也有气体盘的恒星系统。
这些恒星周围可能有更多的微行星,能帮助我们了解行星的生命周期,他说:?接下来,我们希望能找到更多这样的行星。
这一发现显著低于此前对该时期海水温度的普遍估算,为理解地球早期气候和海洋环境演变提供了关键数据。
研究还揭示了当时海水的氧同位素组成,表明中元古代海洋可能比过去认为的更冷。
1. 研究技术与方法团队采用创新的碳酸盐团簇同位素(Δ47)温度计,直接分析华北克拉通下马岭组的碳酸盐岩样品。
该技术通过测量碳酸盐矿物中13C-18O键的丰度来推算形成温度,避免了传统氧同位素方法受海水成分假设影响的局限性,结果更可靠。
2. 温度争议与意义此前基于氧同位素的研究曾推测元古代海水温度高达50-70C,甚至早期研究推断20亿年前可能达80C。
新结果(26.9C)表明当时气候更温和,挑战了“早期地球长期极端高温”的假说,对理解生命演化(如真核生物扩张)与环境温度的关系至关重要。
3. 更早时期的温度推测2006年法国科学家对硅质岩的研究显示,海水温度从20亿年前开始下降,至8亿年前降至约20C。
但更早期(如太古宙)的温度仍缺乏直接证据,需进一步研究验证。
1. 天文因素地球在宇宙中的运行状态并非一成不变,其轨道参数的周期性变化,即米兰科维奇循环,会改变地球接收太阳辐射的总量和分布。
例如,当地轴倾斜度变小时,高纬度地区的夏季会变得更凉爽,导致冬季积雪无法完全融化,年复一年,冰盖便逐渐扩张。
此外,太阳活动本身也有起伏,当太阳黑子减少,太阳辐射输出减弱,地球整体温度也会随之下降。
2. 地质因素地球自身的“身体构造”变化也至关重要。
大陆板块的漂移会改变海陆格局,如果大陆聚集到极地附近,就为大规模冰盖的形成提供了广阔的“温床”。
冰雪的高反射率又会将更多阳光反射回太空,让地球进一步变冷。
同时,剧烈的火山活动也会成为推手,大规模喷发会将大量火山灰和二氧化硫气体送入高层大气,这些气溶胶像一把“遮阳伞”,长时间阻挡阳光,导致全球气温降低。
3. 大气成分变化地球的“保温外套”——大气层中温室气体的浓度,直接决定了全球温度。
如果大气中的二氧化碳等温室气体浓度因故(如被大量植物吸收)显著降低,温室效应就会减弱,地球保存热量的能力下降,气候便会逐渐转向寒冷。