地外文明探秘-第20部分
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贝尔奖）指出：不同的物质根据它们的电子结构，以不同的方式
吸收或发射不同的电磁辐射（这是诸如光电池、电视机里的阴极
射线管和激光之类的日用设备的基本原理）。因此，如果一个物
体发射的辐射性质能够说明其原子或化学性能的话，那么，科学
家只须通过研究其光谱就可以获得有关该物体化学特性的大量资
料。这一原则同样适用于对研究恒星成分感兴趣的天文学家。来
自恒星核心的光经过它的大气层。这一辐射激发了大气层里不同
物质的原子中的电子，于是它们发射出各有特征的辐射。这些辐
射穿越太空并为地球上的天文学家的分光仪所发现。这一信息一
旦经过处理，即可揭示该恒星中发射这种辐射的分子的化学特性。
这与在实验室里可以通过分析样品的光谱来研究烧杯里的溶液成
分没有什么两样。唯一的差别在于恒星发出的光必须穿越比实验
室里少量试剂产生的光遥远得多的距离。
运用这种方法，梅厄和奎洛兹得以证实他们对于所发现的恒
星系统的怀疑，并且很快得出不容置疑的结论：环绕飞马座51转
动的天体实际上是一颗行星而不是褐矮星。几个星期之后，在
1995年8月，他们将论文送交《自然》杂志，详细阐述了他们的
发现。同年10月，他们又在佛罗伦萨的一次天文学术会议上公开
宣布了这项发现。
不出所料，这一发现立即引起了热烈的反响。不仅科学界被
这一消息所倾倒，公众反应也极为轰动。世界各地的报纸纷纷在
头版头条报道了这一事件，正规的杂志上评论如潮，而在伪科学
期刊和小报上更是铺天盖地载满了各种各样的煽情文章。两位发
现者在宣布之后几小时内就接到了成百上千个电话、传真和电子
邮件，其中有一个6岁的美国男孩发来一份有趣的电子邮件，他
想知道，梅厄和奎洛兹是否访问过他们发现的那颗行星。
梅厄和奎洛兹的发现不仅仅激起了公众的激情和兴趣。在同
一领域里的研究人员几乎立即回到他们的实验室，开始搜寻其他
的行星。这种努力的结果是在1995年的下半年和1996年上半年又
有了许多新发现。
图12 光谱分析
（A） 实验室里；（B）天文学家如何利用同样的技术。
梅厄和奎洛兹的主要对手是两位美国天文学家，来自旧金山
州立大学的马西和加利福尼亚大学伯克利分校的巴特勒（Paul
Butler）。他们在瑞士小组取得突破之前一直在一起分析一组60
颗恒星，历时已有7年之久。他们失败了，因为他们像大多数天
文学家一样，按照常规的思路在搜寻，以为别的行星系统也跟我
们的太阳系一样——小的行星在靠近太阳的轨道上运行而大的气
体行星则在远得多的距离上运转。他们不曾考虑到像梅厄和奎洛
兹发现的那么大的气体行星存在于一颗恒星附近的可能性。日内
瓦小组的发现促使马西和巴特勒回到他们的研究资料上，以一种
新的眼光重新审视它们。
不久他们就发现一组合乎要求的天体，并从此成为寻找太阳
系外的行星的最成功的研究小组。到本书写作之时，在已经证实
或几近证实的大约一打太阳系外的行星中有7颗是他们发现的。
他们的第一项发现是一颗环绕恒星室女座70转动的行星。那是一
颗后来被称为“偏心的”行星，质量大约是木星的9倍，绕轨道
转动一周需要117天。其所以偏心是由于它沿着一条十分扁长的
椭圆轨道绕室女座70转动。
我们太阳系行星的轨道全都是椭圆形的，但是这些轨道都只
是略微偏离圆形轨道。而马西和巴特勒新发现的行星则沿着一条
很扁的椭圆轨道运动。该轨道把这颗行星带到距离其恒星不足0．27
天文单位，或者说大约2500万英里（4000）万千米）的地方，
而后又远行至距离该恒星0．59天文单位（大约5000万英里或
8000万千米）处。在这一发现期间，马西和巴特勒又宣布发现了
第三颗行星。这次是一颗环绕大熊座47转动的行星。它被认为是
又一颗像木星那样的行星，只是质量为木星的2倍。它的轨道很
平常，与其恒星的距离是地球到我们太阳的距离的2倍，绕轨道
运行一周大约需要3年时间。
自从这些发现公布以来，太阳系外的行星名单不断加长。这
些新发现的行星中有些被认为偏心率过大，以至对它们究竟是不
是普通意义上的行星产生了疑问。如果它们不是行星又是什么呢？
这仍然是个谜。正如马西和巴特勒所说：“也许它们是理论家们
目前还毫无概念的新天体。”＇2＇
最近，一个新术语——“超行星”被用来描绘一组新近观测
到的更加遥远的天体。它们全都是大天体，可又不像褐矮星，因
为用光谱分析法分析它们的化学成分显示它们的形成与通常恒星
的形成方式（由大量的气体和尘埃融合而成）不同。然而，它们
也不像天文学家以前所见到的行星，可能是两个或更多的气体巨
行星碰撞的产物。对天文学家来说，最使人迷惑不解的是这些发
现愈来愈清楚地表明，几乎所有这些行星全都在距离它们的恒星
很近的地方（比水星离我们的太阳还要近）。
在最近这些发现之前，行星学家们深信行星只有两种：一种
是像木星那样的气体巨行星，它们比地球大许多倍，在相对较远
的距离上环绕恒星转动（在我们太阳系中，这类行星包括木星、
土星、天王星和海王星）；另一种是像地球那样的岩石行星，它
们是固态的，比气体的巨行星小得多，它们的轨道离太阳也近得
多。这后一组包括水星、金星、地球和火星。②以前科学家从未
想象过一颗像木星那样大的行星居然会在离一颗恒星那么近的轨
道上，就像新发现的那些环绕飞马座51、室女座70和其他恒星转
动的天体那样。
当然，这些奇特的行星率先被发现的理由显而易见。探测恒
星的晃动，以确定它是不是一颗行星的主宰，这种技术显然有利
于那些附近有较大天体存在的恒星。因为相比之下它们的引力不
规则变化最容易辨别。尽管如此，这么大的行星竟会在如此接近
其恒星的距离上存在，这一点仍然相当令人惊诧：它们究竟是怎
么形成的？究竟是什么使它们没有被那颗质量更大的恒星消耗殆
尽？
要了解这一点，我们必须看一下通常用来解释像我们太阳系
这样的行星系统形成的流行理论。根据最现代的观念，一颗年轻
恒星被一团尘埃、气体和冰块组成的圆盘包围着。如果有一大团
物质在圆盘中集聚，质量达到地球的好几倍，那么它的引力场就
会变得很强，足以消耗附近的大量气体，从而形成天文学家称为
“原行星”的天体，它可能成为像木星那样的气体巨行星。而形
成较小的行星则是由于尘埃和冰块凝结形成一个坚实的核心，然
后冷却产生像地球和火星这样的行星。
根据这一理论，在环绕年轻恒星的盘里形成的大的气态天体
被热和太阳风往外推，而在恒星胚胎期的初期这种推力尤为强大。
自从发现了至少4颗像木星那样的行星在较近的范围内环绕
它们的恒星转动后，这一理论就必须改写了。最新的理论是，在
适宜的条件下，有些气体巨行星会开始快速自转，并沿着螺旋形
的轨迹朝它们的恒星转去。它们炽热的余迹将消灭一切像地球那
样的行星。其中有些也许会冲进它们的恒星，有些则显然没有。
这一事实可以作如下解释：当巨行星接近它的恒星时，复杂的引
力相互作用使行星快速自转的动量转换成轨道运动的能量，行星
因此得以在靠近恒星的轨道上稳定地转动。
对那些寻求其他星球上是否存在生命这一问题的答案的人来
说，天文学家最近的发现是一把双刃剑。一方面，它说明除了我
们的太阳系以外还有许多别的行星系统。然而，另一方面，令人
沮丧的是迄今为止所发现的行星系统的性质。
在迄今确认的十几个行星系统中，大多数是以这种或那种形
式而显得颇为古怪；就是说，它们不完全符合太阳系的结构模式。
老的标准模式的基本点就是认为恒星附近只有小的、固态的行星。
这种想法业已证明是相当错误的。除此以外，人们日渐怀疑（这
种怀疑背后有强有力的研究作支持）我们太阳系的某些特性是否
能在长时期内保持稳定。一个重要的例子就是最近构想的下述理
论，该理论认为气体巨行星的作用就像“行星牧羊犬”，它们会
“肃清”像陨石和彗星那样威胁生命的危险天体，保护内层的行
星，使智慧生命能够在它们上面形成。
图13 行星动物园的成员。
据此推理，假如生命真的能在类似环绕飞马座51转动的行星
系统上形成（暂且不说这个系统的气体巨行星的位置如此出格，
它就逗留在那颗恒星近旁），那么，由于这个系统里似乎没有其
他巨行星处于木星那样的距离上，它里面的行星就不能像理论上
所说的我们太阳系中的行星那样受到保护。
在迄今为止所探测到的所有的行星系统中，看上去与我们最
相似的可能是大熊座47附近的一颗行星。大熊座47与太阳相似，
它是一颗G0型星，所探测到的行星的大小在我们预期的气体巨行
星范围内，质量是木星的2~ 3倍。最重要的是，它基本上在合适
的位置上——距离大熊座47约2亿英里（约3．2亿千米），相比
之下，木星的轨道与太阳相距约4．8亿英里（约7．8亿千米），
并且它的轨道也不是偏心的。
另一个可能的对象是拉朗德21185系统。它是由匹兹堡大学
的盖特伍德（George Gatewood）进行探测的。拉朗德21185这颗
红矮星正好是我们最近的恒星邻居之一，离地球只有8．25光年。
盖特伍德认为他发现了两颗环绕拉朗德21185转动的气体巨行星。
这两颗行星大小几乎正好与木星一样：一颗在距离它的恒星略大
于2个天文单位的位置上（相当于我们太阳系中小行星带的轨
道），另一颗在11个天文单位处，比我们太阳系土星的位置稍远
一点。然而，盖特伍德运用了一种与大多数天文学家不同的测量
技术，这种方法并不立即给出精确的质量或轨道距离值，他的发
现仍然有待证实。
那么，这些发现对我们寻找其他星球上的生命究竟有什么意
义呢？
看来生命在具有离恒星很近的木星型行星的系统中形成的可
能性不大。相比之下，在与我们太阳系相似的系统中形成的概率
要大得多。其理由在于前述那类系统在演化初期由行星动力学造
成的不稳定性。但也有例外。如果变化发生得相当早，该行星系
统就会有足够的时间进入�
