新發現的超級地球在恆星宜居帶進進出出，極端氣候下生命能否存活？

在距離地球僅19.7光年之處，科學家發現了一顆超級地球行星，它會在其恆星的宜居帶進進出出。如此一來，這顆星球上的氣候肯定超乎想像地怪異。

這顆名為HD 20794d的行星，它與其恆星的距離，最遠時比火星與太陽的距離還要遠；而在其軌道的另一端，最近時又和金星與太陽的距離相近。每次公轉，這顆行星先是從宜居帶之外開始，那裡的溫度太低，液態水無法存在。接著它穿過宜居帶，抵達內緣，此時溫度會短暫上升，之後又移回到宜居帶之外。

這顆行星為下一代望遠鏡探索其大氣層提供了絕佳目標，也讓科學家得以測試行星宜居性的極限。日內瓦大學的Xavier Dumusque在一份宣告中表示：「它的光度和距離，使其成為未來旨在直接觀測系外行星大氣層的望遠鏡的理想候選目標。」Dumusque是發現並描述這顆新行星的研究團隊成員之一。

HD 20794d的質量是地球的6.6倍，是天文學家利用智利歐洲南方天文臺望遠鏡上的ESPRESSO和HARPS光譜儀發現的。這些儀器用來測量所謂的「徑向速度」，也就是恆星圍繞它與行星共同質心擺動的幅度。一般來說，擺動幅度越大，行星的質量就越大。正是恆星的擺動暴露了HD 20794d的存在，天文學家目前還未直接觀測到HD 20794d，也沒有為它拍照，甚至還未見到它凌日。

上述提到的恆星HD 20794，也稱為波江座82，是一顆G6型黃矮星，比太陽稍暗且質量稍小。在夜空中它相對明亮，視星等為4.3，在波江座中，用肉眼就能輕易看到。相比之下，許多有系外行星的恆星太暗，肉眼根本看不見，這也讓HD 20794顯得格外特殊。

由於HD 20794星系距離我們很近，在過去20年裡一直被密切觀測，在系外行星研究方面有著豐富的研究歷史。HD 20794d與另外兩顆超級地球行星b和c一起繞其恆星執行，b和c繞恆星公轉的週期分別為18.3天和89.6天。它們是2011年由包括Dumusque在內的日內瓦天文學家團隊發現的。當時，該團隊還發現了一顆公轉週期為40天的行星的證據，但後來證明這是錯誤的。直到現在，真正的第三顆行星才在資料中顯現出來。

牛津大學的Michael Cretignier表示：「我們多年來一直在分析資料，仔細排除幹擾源。」Cretignier曾在日內瓦大學工作，他開發了一種名為YARARA的演演算法，用於仔細搜尋資料，從背景噪音中提取系外行星微弱的徑向速度訊號。YARARA在證實HD 20974d真實存在的過程中發揮了至關重要的作用。

然而，這顆新行星最引人注目的是它的軌道。雖然約翰內斯·克卜勒告訴我們，沒有行星的軌道是完美圓形的，但大多數行星的軌道都非常接近圓形。然而，有些行星的軌道更為橢長。軌道的橢長程度稱為偏心率，取值範圍從0（完美圓形）到1（雙曲線）。地球的軌道偏心率為0.017，火星是0.055，水星是0.206。

HD 20794d的軌道比太陽系中任何一顆行星都更為橢長，偏心率達到0.4。它長達647天的公轉週期比火星短40天，由此可大致瞭解它在行星系統中的位置。但偏心率大意味著它與恆星的距離，最遠可達2天文單位（3億公里/1.86億英里，即地球到太陽距離的兩倍），最近時則只有0.75天文單位（1.12億公里/6970萬英里）。

以太陽系為參照，處於宜居帶外緣的火星，繞太陽公轉的平均距離為1.5天文單位（2.28億公里/1.41億英里）；而處於宜居帶內緣的金星，與太陽的距離為0.72天文單位（1.08億公里/6700萬英里）。

在這樣的星球上，氣候肯定極為怪異。冬季會漫長而嚴酷，生命在大部分時間都被冰封的行星上可能難以存活。接著春天到來，冰雪融化，隨之而來的是短暫但炎熱的夏季，那時海洋甚至可能開始蒸發，到了秋季又會以降雨的形式落下，冬季則變成降雪。生命能否在如此極端的世界中生存，仍是未知之謎。

在地球上，季節變化是由地球23.4度的傾角造成的，例如，當地球北半球傾向太陽時，北半球就是夏季。而無論HD 20794d的傾角如何，它的季節變化取決於它在偏心軌道上執行的位置。這確實是一顆非凡的行星。

Dumusque向Space.com表示，如此大的偏心率源於HD 20794d遙遠的過去。他說：「行星的偏心率是行星系統早期行星間相互作用的殘留痕跡。」儘管另外兩顆行星b和c的軌道並不偏心，但在HD 20794d形成後不久，可能有某種因素擾動了它的軌道。

Dumusque還舉例道：「比如，在形成早期可能存在另一顆巨型行星。這顆巨型行星可能影響了d行星的軌道，然後這顆巨型行星被逐出了該系統。」

有關這一令人興奮的新發現的詳細內容，發表在了《天文與天體物理學》雜誌上。

原文釋出於Space.com