【空间科学】系外行星上有山脉吗

利用大型天文望远镜，科学家或许能对遥远行星的地貌特征进行详细勘测。

撰文 鲍勃·亨德森（Bob Henderson）翻译 林然

将来，科学家或许能够探测到地外行星上像喜马拉雅（如图）一样雄伟的山脉。

喜马拉雅山脉对整个地球概貌的影仅仅相当于一根头发丝飘落在一个台球上。所以，要识别出围绕着遥远恒星旋转的行星上的地貌特征，似乎是一件不可能的事，但最近，两位天文学家提出了一种能对系外行星上的山脉与其他地貌特征进行勘测的方法。

该研究的参与者之一、美国哥伦比亚大学天文学专业的研究生莫伊娅·麦克蒂尔（Moiya McTier）解释说，寻找系外行星上的山脉或许有助于解答另一个关键问题——这些星球上是否存在生命。相关研究已发表在4月的《皇家天文学会月报》（Monthly Notices of the Royal Astronomical Society）上。

很明显，地球生命的存在，依赖于地球内部的活动。板块构造促进了碳循环、调节了气温，地磁场则成为了抵御危险的太阳风的防护盾。山脉与火山则是一种信号，它表明行星具备或至少在某一方面具备内在生命特征。

迄今为止，天文学家已经探测到了大约3700颗系外行星，但除了尺寸和质量之外，我们对它们知之甚少。其中，大多数行星都是利用凌星法（transit method）发现的，当这些遥远的行星运行到恒星前方时，会遮挡恒星的部分光线，凌星法正是通过测量此时恒星亮度的变化，来推测行星信息的。麦克蒂尔与同事戴维·基平（David Kipping）提出的方案，也同样基于上述方法，但可能需要借助超大尺寸的天文望远镜，此类望远镜有望在未来数十年内建成。

天文学家认为，当一颗表面具有山脉地貌的行星旋转着飞过恒星前方时，其阴影轮廓将不断变化，从而导致恒星亮度出现波动。根据保守估计，如果要勘测一颗表面如火星一样凹凸不平的行星，需要使用口径达74米的天文望远镜，并在6个月中，对其进行约20小时的凌星观测。尽管目前已有的天文望远镜难以担此重任，但在不久的将来，我们有望建成更大的望远镜。

基平最担心的一点是，行星的云层可能会遮挡其表面的山脉。加拿大麦吉尔大学的天文学家尼古拉斯·考恩（Nicolas Cowan，未参与本次研究）也有同样的顾虑。即使没有云层存在，他也担心行星大气层对光线的吸收、散射和折射效应也可能干扰勘测。“我怀疑这种方法或许只适用于没有大气层的行星，”考恩说。不过，哥伦比亚大学的研究人员认为，可以通过观测不同波长的光线，尽量排除上述效应产生的干扰。

不过，即使天文学家证实某颗行星具有凹凸不平的表面，也需要其他信息才能对行星的宜居性进行评估，比如，是否存在液态水、适宜的气温，以及大气层。“任何单一的信息都不足以解答此问题，”基平补充道。