新发现一颗超级地球（新发现一个冰冻的超级地球）

夜以继日，一颗又一颗星，天文学家们越来越接近了解我们的宇宙到底有多拥挤，或者至少是我们的星系有多拥挤。在第一批系外行星被发现绕其他恒星运行后的四分之一世纪后，现在已知的数千颗恒星的统计数据表明，平均而言，银河系中的每一颗恒星都至少有一个行星世界伴随。仔细观察银河系中任何一颗恒星周围的行星，你肯定迟早会发现一些东西。

但即使是一个拥挤的宇宙也可能是一个孤独的地方。在银河系所有已知的世界中，只有一小部分在大小和轨道上与地球相似--它们都占据着一个“金发”区域，这是一个童话般的简单理想，在这个理想中，一个既不太大也不太小，既不太热也不太冷的世界，以维持液态水和其表面上的生命。相反，银河系的大多数行星都是世界理论家们未能预测到的，而且还没有完全适应任何可居住性的概念：“超级地球”比我们熟悉的行星大，但比海王星小。没有超级地球绕着我们的太阳旋转，让太阳系内的科学家直接研究，这使得我们更难知道其他地方是否是“金发”世界。

要解决这些天体生物学的谜团，需要新一代的望远镜和宇宙飞船去寻找和研究太阳系以外的可居住性和生命迹象。但是，一个孤独，拥挤的宇宙的证据可能出人意料地近在咫尺。经过2016年的仔细研究，终于发现隔壁有一个地球大小的世界，它位于半人马座阿尔法星最小成员周围的一个温带轨道上，半人马座阿尔法星是一个距离我们4.4光年远的三恒星系统。现在，对我们太阳系的另一个近邻恒星--巴纳德（Barnard）--进行的另一次彻底搜索，它距离我们不到6光年，在他的系统中也发现了一颗候选行星，一个更大、更冷的超级地球，暂时被称为巴纳德 b星。由60多名天文学家组成的国际团队利用世界各地的天文台完成了这一发现，这一行星的发现在11月14日的“自然”杂志上有详细的研究。这利于未来的调查，以及最接近我们太阳系的两个熟悉的外行星之间的比较。

冰冻的超级地球？

西班牙加泰罗尼亚太空研究所(Institute Of Space Studies)的天文学家伊尼亚西·里巴斯(Ignasi Riba)表示：“如果你生活在一个拥有数以百万计人口的城市，你不会对每个人都感兴趣，但也许你想见见你的邻居。这就是我们为周围恒星的行星系统所做的事情。否则，我们无法回答一些重大的问题。例如，我们的太阳系和地球是如何与银河系的其他部分相适应的？还有其他可居住或有生命居住的行星吗？巴纳德 b星目前还没有给我们答案，但它告诉了我们需要知道的部分故事。“

位于蛇夫座（Ophiuchus）的巴纳德星在可见光下很暗，用肉眼是看不见的。然而，自1916年以来，它一直是天文学家的最爱，当时的测量显示，它在天空中的运动比任何其他恒星相对于太阳的运动都要大，这是它在宇宙中极其接近我们的标志。这颗恒星靠近我们只是暂时的，在数万年内，它的运行轨迹将把它从我们太阳系最接近的五颗恒星的名单中扫地出门。

据里巴斯和他的同事说，这颗候选行星的重量至少是我们的三倍，并以233天的轨道环绕其恒星。这将使它处于目前金星相对于太阳的位置，但是巴纳德星是一颗相对小而暗的红矮星。这意味着这颗行星在“雪线”附近，超过这一界限的水几乎完全以冰的形式存在。在其他恒星周围被认为充满了行星，但天文学家们才刚刚开始探索小世界。

在那里，巴纳德 b星接收到的星光只有地球从太阳接收到的星光的2%，足以使其估计平均温度为-150摄氏度。里巴斯推测，也许这颗行星是多岩石的，表面覆盖着厚厚的冰层，其表面类似于木星和土星的冰冻卫星。在这样一个世界上，生命的前景将显得遥不可及，除非就像那些卫星一样，拥有一个由内部热量保持液态的地下海洋。在这种情况下，它的内部需要以某种方式保持温暖很长一段时间 - 这个星球的年龄被认为是60亿到110亿年之间，相比之下，地球只有45亿年的历史。

或者，这颗行星可能被一层厚厚的、绝缘的氢包层所覆盖。虽然更小、更热的星球上的氢会消散到太空中，但在寒冷轨道上的超级地球可能会设法留住足够的气体，从而形成一个巨大的、使地球变暖的温室效应。如果这一机制在巴纳德 b星或其他寒冷的超级地球上运行。麻省理工学院的行星搜寻天体物理学家萨拉·西格（Sara Seager）说：“每颗恒星都可能有一颗适合居住的行星的梦想很可能会实现，外面有一些疯狂的世界。”

被历史所困扰。

有些世界简直太美好了，简直不可能是真的。1963年，荷兰天文学家彼得·范德坎普(Peter Van De Kamp)发现了巴纳德星周围的行星，据推测，这颗恒星在天空平面上的运动会受到未知世界的引力影响。到了20世纪70年代，范德坎普假设的行星的证据在进一步的审视下消失了，归因于各种错误和疏忽，这些错误和疏忽误导了他的观察结果。尽管如此，范德坎普对他的主张的信心似乎是不可动摇的，在他生命的剩余几十年里，他继续坚持行星是真实的。

耶鲁大学的天文学家、资深行星猎人黛布拉·菲舍尔(Debra Fischer)说：“因为到处都有行星，我想巴纳德星周围一定有行星，甚至有可能是地球质量的几倍，周期为233天。但在我看来，这一分析并没有提供足够有力的支持。“

与此相反，瑞士日内瓦天文台的天体物理学家格扎维埃·杜穆斯克（Xavier Dumusque）认为巴纳德 b星的证据很有说服力。“就这个星球存在的可能性而言，我认为这是毫无疑问的。”他说，“它发出的信号非常清晰。”

巴纳德 b星的情况取决于数据收集和分析方面的非凡成就，这一壮举将7台世界级仪器在20多年的时间跨度内对大型地面望远镜的数百个测量数据拼接在一起。每一次测量都跟踪着巴纳德星的径向速度--向地球或远离地球的运动，它可以随着伴随的行星的轨道拖拽而前后摆动。巴纳德 b星发出的信号是超过每秒一米的摆动，这种行走速度尺度效应很容易被各种恒星活动或仪器误差所造成。从这么多不同的调查得到的20年数据中，它的出现有力地表明，信号并不是由于仪器噪音造成的，而是明确地排除恒星活动是其来源的难度要大得多。

在这里，巴纳德星可能提供了一个优势。它实际上是已知的最安静的恒星之一，这使它成为径向速度工作的近乎理想的恒星。里巴斯和他的同事们坚持认为，他们已经从过去吸取了艰难和必要的教训。里巴斯说，一系列密集的后续观测基本上排除了星斑和其他明显的行星模拟源的影响，该研究的作者还进行了50多万次模拟以得出结论，由更有害的恒星效应产生的信号几率小于1%。

不管怎样，关于这个有争议的行星候选人的确定性可能很快就会到来。该研究小组的工作已经排除了围绕巴纳德星40天或更短轨道运行的任何地球大小的行星，尽管它还发现了一些尚未证实的迹象，表明有另一颗行星潜伏在更远的地方。用现有的和即将到来的仪器进行数百个额外的径向速度测量，可能会进一步增强对候选人现实的信心，欧洲航天局的盖亚航天器即将获得的数据也会增加信心，该航天器跟踪巴纳德星和其他10多亿颗恒星的运动，努力绘制银河系的三维地图。

尽管极不可能，但这颗行星可能碰巧与我们的地球视角一致，因此它将“凌日”，当它掠过巴纳德星体的表面时，向我们的望远镜投射一个可探测到的行星阴影。用航天局的外行星观测卫星和詹姆斯·韦伯空间望远镜进行观测，这一凌日技术提供了天文学家目录中的大部分行星世界。但是大多数行星并不像从地球上看到的那样运行，特别是那些绕着它们的恒星运行的宽轨道的行星，比如巴纳德 b星。

然而，这颗行星与其恒星相对较宽的距离提供了一种更有希望和更诱人的可能性--拍摄它的照片的前景，或者用天文学家的话说的“直接成像”。一张巴纳德 b星的快照可以揭示许多其他难以接近的东西，最重要的是它的真实本质 -- 一个冰冻的超级地球，一个氢包裹的温室世界，或者也许是理论家们甚至还没有想过的东西。有了这样的图像，天文学家就可以向解开拥挤宇宙的孤独之谜迈出重要的一步了。

本世纪20年代，新一代超大型地面望远镜将投入使用，能够完成这项任务。每颗卫星都将配备一个直径约30米或更大的星光收集镜，以区分这颗行星微弱的光子发射。除了在这类天文台上拍摄行星照片的第一批仪器将被优化用于热成像，这对于寻找一个可能是冰的世界来说是一个糟糕的选择。相反，最好的希望可能寄托在美国宇航局的下一个计划后韦伯空间观测站，一种被称为WFIRST（宽视场红外巡天望远镜）的超级望远镜。