又有新發(fā)現(xiàn)！科學(xué)家：25光年外發(fā)現(xiàn)可能宜居的超級(jí)地球

在距離地球25光年的北天鹿豹座，在一顆紅矮星旁邊，一顆曾被認(rèn)定為大號(hào)超級(jí)地球的系外行星，最近被天文學(xué)家重新完成了質(zhì)量測(cè)量與軌道測(cè)繪。

2026年6月30日發(fā)表在《天體物理學(xué)雜志》的最新研究顯示，這顆名為GJ 3378b的行星，最小質(zhì)量遠(yuǎn)比此前估算的更小，軌道也更近，新數(shù)據(jù)揭示它剛好位于宜居行星的關(guān)鍵分界線上，這意味著，它極有可能是一顆保有液態(tài)水的巖質(zhì)星球。

這一結(jié)論來自全球四臺(tái)高精度光譜儀的聯(lián)合觀測(cè)，是迄今為止對(duì)這顆行星最精準(zhǔn)的一次測(cè)量。

GJ 3378是一顆典型的低溫紅矮星，個(gè)頭不到太陽的三分之一，表面溫度僅三千多攝氏度，還不到太陽的一半。

這類小恒星是銀河系里的主流恒星，每十顆恒星中就有七顆屬于紅矮星。

也正因?yàn)樗鼈償?shù)量龐大、距離太陽系近，成了天文學(xué)家尋找宜居行星的首選目標(biāo)，要找第二個(gè)地球，從家門口的恒星鄰居查起，始終是最高效的路徑。

不過行星本身不發(fā)光，想直接觀測(cè)幾十光年外的類地行星，現(xiàn)有望遠(yuǎn)鏡還難以做到。

天文學(xué)家依賴的是恒星的擺動(dòng)，也就是徑向速度法：行星繞恒星公轉(zhuǎn)時(shí)，引力會(huì)拽著恒星發(fā)生極微小的往復(fù)晃動(dòng)。

這種擺動(dòng)會(huì)讓恒星的光線出現(xiàn)規(guī)律性的拉伸與壓縮，就像火車靠近時(shí)聲音變尖、遠(yuǎn)離時(shí)變沉，光波也會(huì)因?yàn)楹阈堑倪\(yùn)動(dòng)相應(yīng)變藍(lán)或變紅，通過捕捉這種極其微小的光譜偏移，測(cè)量偏移的周期和幅度，就能反推行星的最小質(zhì)量和軌道距離。

這顆行星的周期性擺動(dòng)信號(hào)最早在2021年就被西班牙CARMENES巡天項(xiàng)目捕捉到，但當(dāng)時(shí)未能確認(rèn)其性質(zhì)。

2024年，研究團(tuán)隊(duì)借助加拿大-法國(guó)-夏威夷望遠(yuǎn)鏡搭載的SPIRou紅外光譜儀數(shù)據(jù)，正式將其宣布為行星候選，當(dāng)時(shí)測(cè)得它的最小質(zhì)量約為地球的5.3倍，公轉(zhuǎn)周期約25天。

這個(gè)質(zhì)量級(jí)別的行星，很大概率是一顆迷你海王星，這類行星裹著厚厚的氫氣大氣層，沒有固態(tài)表面，基本不存在宜居的可能。

但這次，研究團(tuán)隊(duì)匯集了四臺(tái)頂尖儀器的觀測(cè)數(shù)據(jù)：除了已有的SPIRou與西班牙CARMENES光譜儀，還加入了麥克唐納天文臺(tái)霍比-埃伯利望遠(yuǎn)鏡的HPF宜居帶行星探測(cè)器光譜儀，以及基特峰國(guó)家天文臺(tái)WIYN望遠(yuǎn)鏡的NEID高精度光譜儀，累計(jì)超過400條有效觀測(cè)數(shù)據(jù)，時(shí)間跨度長(zhǎng)達(dá)六年。

更豐富的數(shù)據(jù)、更高的測(cè)量精度，讓結(jié)果出現(xiàn)了根本性的修正：這顆行星的實(shí)際公轉(zhuǎn)周期只有21.45天，最小質(zhì)量?jī)H為地球的2.3倍。

別小看質(zhì)量從5.3倍降到2.3倍的差別。

根據(jù)已有的系外行星質(zhì)量-半徑統(tǒng)計(jì)規(guī)律，這個(gè)量級(jí)的最小質(zhì)量，意味著行星大概率是巖質(zhì)結(jié)構(gòu)，擁有和地球類似的鐵核與巖石地幔；而此前估算的5倍多地球質(zhì)量，則更可能是一顆包裹著濃厚氣體的迷你海王星。

這次修正，直接把GJ 3378b從迷你海王星候選拉向了巖質(zhì)超級(jí)地球的行列。

更關(guān)鍵的是，盡管軌道離恒星更近了，但它依然落在恒星的保守宜居帶內(nèi)。

因?yàn)檫@顆紅矮星的亮度還不到太陽的百分之一，它的宜居帶本身就離恒星非常近，大約只有水星到太陽距離的四分之一。

按照計(jì)算，假設(shè)行星表面零反照，它的平衡溫度約為零下1攝氏度，如果擁有合適的大氣層產(chǎn)生溫室效應(yīng)，表面完全可以存在液態(tài)水。

但事情并沒有這么樂觀。

研究團(tuán)隊(duì)通過計(jì)算行星的大氣留存指數(shù)發(fā)現(xiàn)，GJ 3378b恰好踩在了著名的宇宙海岸線上。

所謂宇宙海岸線，是天文學(xué)家總結(jié)出的一條大氣存亡分界線：紅矮星周邊的行星，如果離恒星太近、自身質(zhì)量太小，就會(huì)被恒星年輕時(shí)的強(qiáng)烈紫外線與X射線輻射吹走大氣層，最終變成光禿禿的巖石；而質(zhì)量足夠大、距離稍遠(yuǎn)的行星，就能保住大氣，擁有孕育生命的基礎(chǔ)。

這條線就像海邊的岸線，一邊是裸露的荒漠巖球，一邊是有大氣包裹的宜居海島。

GJ 3378b剛好落在這條分界線上。

它在過去幾十億年里接收的累計(jì)高能輻射總量，是地球的近五十倍；而以它2.3倍地球的最小質(zhì)量，剛好處于能留住大氣和留不住的臨界值。

天文學(xué)家目前還無法下定論，它可能是一顆擁有稀薄大氣的宜居行星，也可能是一顆毫無生機(jī)的死寂巖球。

此外，研究團(tuán)隊(duì)還梳理了TESS太空望遠(yuǎn)鏡的測(cè)光數(shù)據(jù)，排查這顆行星是否會(huì)從恒星前方經(jīng)過。

如果能觀測(cè)到凌星現(xiàn)象，就能直接測(cè)出行星的半徑，進(jìn)一步確認(rèn)它的物質(zhì)構(gòu)成。

可惜的是，這顆行星的軌道大概率傾角不合適，并沒有凌星現(xiàn)象，目前我們只能確定它的最小質(zhì)量。

盡管還有諸多未知，但GJ 3378b依然是目前太陽系周邊最具研究?jī)r(jià)值的宜居行星候選之一。

它距離我們僅25光年，未來的30米級(jí)地面望遠(yuǎn)鏡能夠?qū)@顆恒星的宜居帶外層區(qū)域開展直接成像觀測(cè)；而要直接拍到這顆位于宜居帶內(nèi)緣的行星，還需要望遠(yuǎn)鏡實(shí)現(xiàn)比常規(guī)水平更高的角分辨率。

如果未來能確認(rèn)它擁有大氣，我們就有機(jī)會(huì)進(jìn)一步分析其大氣成分，從而尋找生命相關(guān)的信號(hào)。