【博科園-科學(xué)科普】在2017年10月19日夏威夷全景測(cè)量望遠(yuǎn)鏡和快速反應(yīng)系統(tǒng)-1(泛星-1)在夏威夷宣布了首次發(fā)現(xiàn)星際小行星，命名為1I/2017 U1 (aka)Oumuamua)。最初被認(rèn)為是一顆彗星，這個(gè)星際游客很快成為追蹤研究的焦點(diǎn)，試圖確定它的起源、結(jié)構(gòu)、成分，排除它是外星飛船的可能性！雖然“Oumuamua”是第一個(gè)已知的星際小行星到達(dá)太陽系的例子，但科學(xué)家們一直懷疑這樣的訪客是經(jīng)常發(fā)生的。哈佛大學(xué)的一組研究人員通過一項(xiàng)研究來確定星際小行星和彗星的捕獲率，以及它們?cè)谟钪嬷猩膫鞑ブ邪缪莸慕巧?/span>

第一個(gè)星際小行星“Oumuamua”的印象圖。這個(gè)獨(dú)特的天體是在2017年10月19日在夏威夷的泛星1號(hào)望遠(yuǎn)鏡發(fā)現(xiàn)的。圖片版權(quán)：ESO/M. Kornmesser

最近的研究題為“被捕獲的星際物質(zhì)對(duì)生源和地外生命的影響”，該研究由哈佛大學(xué)理論與計(jì)算研究所(ITC)的博士后Manasavi Lingam和ITC的主席亞伯拉罕·勒布(Abraham Loeb)和哈佛-史密森天體物理中心(CfA)的一位研究人員進(jìn)行。Lingam和Loeb構(gòu)建了一個(gè)三體引力模型，其中三體的物理被用來計(jì)算它們各自的軌跡和相互作用。在Lingam和Loeb的模型中，木星和太陽是兩個(gè)巨大的天體，而一個(gè)遠(yuǎn)不那么大的星際物體則是第三個(gè)。太陽和木星的引力組合起了‘漁網(wǎng)’的作用，提出了一種尋找生命的新方法，即研究用這種漁網(wǎng)捕捉到的星際物體，而不是用傳統(tǒng)的方法來觀測(cè)望遠(yuǎn)鏡或用航天器到遙遠(yuǎn)的環(huán)境去做同樣的事情。

利用這個(gè)模型開始計(jì)算在大小上與“Oumuamua”相比較的物體在太陽系中被捕獲的速率，以及這些物體在整個(gè)歷史過程中與地球碰撞的頻率。他們還把半人馬座阿爾法星系作為一個(gè)單獨(dú)的例子來進(jìn)行比較。在這個(gè)雙星系統(tǒng)中，半人馬座A和B是兩個(gè)巨大的天體，而星際小行星是第三個(gè)。這些物體的頻率是由這些物體的數(shù)量密度決定的，這些物體最近根據(jù)‘Oumuamua’的發(fā)現(xiàn)而更新。這些物體的大小分布是未知的(在我們的模型中是一個(gè)自由的參數(shù))，但是為了獲得定量的結(jié)果，我們假設(shè)它和我們太陽系中的彗星是相似的。

“巖態(tài)”理論認(rèn)為，行星系統(tǒng)內(nèi)的行星之間可以共享生命。圖片版權(quán)：NASA

最終決定在太陽系內(nèi)任何時(shí)候都能找到數(shù)千個(gè)被捕獲的物體——其中最大的可能是半徑幾十公里。對(duì)于半人馬座阿爾法星系，結(jié)果更有趣。根據(jù)捕獲的可能速率和捕獲對(duì)象的最大大小，確定即使是地球大小的物體也可以在系統(tǒng)的歷史過程中被捕獲。半人馬座阿爾法星可能會(huì)在一段時(shí)間內(nèi)發(fā)現(xiàn)一些危險(xiǎn)的行星，這將對(duì)系統(tǒng)的進(jìn)化產(chǎn)生巨大的影響。在這種情況下，作者還探討了諸如“Oumuamua”這樣的物體是如何通過巖石物體在整個(gè)宇宙的生命分布中發(fā)揮作用的。這是一種關(guān)于巖性生精理論的變種，在小行星、彗星和流星之間，微生物的生命在行星之間共享。

在這種情況下，起源于遙遠(yuǎn)恒星系統(tǒng)的星際小行星將是微生物生命從一個(gè)系統(tǒng)到另一個(gè)系統(tǒng)的載體。如果這些小行星過去與地球相撞，它們將負(fù)責(zé)播種我們的星球，并導(dǎo)致所知的生命的出現(xiàn)。這些星際對(duì)象可以直接崩潰成一顆行星，因此種子生命或被捕獲到行星系統(tǒng)和接受進(jìn)一步碰撞系統(tǒng)內(nèi)產(chǎn)生星際有生源說(第二個(gè)場(chǎng)景拍攝對(duì)象時(shí)更有可能很大，如地球半徑的一小部分)。

此外Lingam和Loeb還提供了關(guān)于如何研究太陽系的未來游客的建議。正如Lingam所總結(jié)的，關(guān)鍵是要從我們太陽系的物體中尋找特定種類的光譜：通過觀察它們的軌跡，可以在太陽系中尋找星際物體。或者由于太陽系中的許多物體都有類似的氧同位素比值，所以發(fā)現(xiàn)具有不同同位素比率的物體可以表明它們的星際起源。當(dāng)星際彗星接近太陽時(shí)，同位素比值可以通過高分辨率光譜來確定。

最簡(jiǎn)單的方法是找出太陽系外起源的天體，就是研究在水汽中氧同位素的豐度比。這可以通過高分辨光譜來完成。在確定了一個(gè)被捕獲的星際物體之后，我們可以發(fā)射一個(gè)探測(cè)器，在它的表面上尋找原始生命的特征或技術(shù)文明的產(chǎn)物。毫不夸張地說，“Oumuamua”的發(fā)現(xiàn)引發(fā)了天文學(xué)上的一場(chǎng)革命。除了驗(yàn)證一些天文學(xué)家長(zhǎng)期以來的懷疑，它還為研究和科學(xué)理論的測(cè)試提供了新的機(jī)會(huì)。在未來如果幸運(yùn)的話，探測(cè)器機(jī)器人等將被分派到這些天體上進(jìn)行直接研究，甚至可能是樣本返回任務(wù)。這些揭示了我們的宇宙，甚至是整個(gè)生命的傳播，一定會(huì)很有啟發(fā)性！

知識(shí)：科學(xué)無國(guó)界，博科園-科學(xué)科普

參考：arXiv