在浩瀚無(wú)垠的宇宙深處,一群特殊的星球正孤獨(dú)地漂泊,它們沒(méi)有恒星母親的照耀,被稱為流浪行星。這些神秘的宇宙“孤兒”引發(fā)了科學(xué)家們的廣泛關(guān)注,它們身上或許隱藏著關(guān)于星際生命的重大秘密。
流浪行星,顧名思義,是不圍繞任何恒星公轉(zhuǎn)的行星。它們獨(dú)自在宇宙中闖蕩,沒(méi)有恒星引力的束縛。與常規(guī)行星圍繞恒星旋轉(zhuǎn)不同,流浪行星的質(zhì)量和太陽(yáng)系中的行星相當(dāng),但命運(yùn)卻截然不同。例如,在距離地球80光年的摩羯座方向,有一顆名為CFBDSIR2149的氣態(tài)巨行星,其直徑達(dá)到218765公里,質(zhì)量是木星的6倍,表面溫度高達(dá)887℃。這顆行星每8.3小時(shí)自轉(zhuǎn)一次,卻孤獨(dú)地穿越星際空間,是典型的流浪行星。
那么,這些流浪行星究竟是如何形成的呢?科學(xué)家們提出了幾種可能的解釋。一種觀點(diǎn)認(rèn)為,在恒星系統(tǒng)形成初期,原行星盤(pán)內(nèi)的天體相互作用過(guò)于劇烈。多顆巨行星在軌道遷移過(guò)程中可能發(fā)生碰撞,強(qiáng)大的引力彈弓效應(yīng)可能將其中一顆行星直接拋出恒星系統(tǒng)。觀測(cè)數(shù)據(jù)也顯示,約70%的年輕恒星系統(tǒng)在形成期會(huì)經(jīng)歷這種劇烈的引力擾動(dòng),這為“彈射假說(shuō)”提供了有力證據(jù)。另一種說(shuō)法認(rèn)為,部分流浪行星可能直接形成于恒星誕生時(shí)的分子云坍縮過(guò)程。當(dāng)兩個(gè)年輕恒星的星周盤(pán)以特定角度靠近時(shí),潮汐力會(huì)拉伸形成“潮汐橋”狀的氣體塵埃流,這些橋狀結(jié)構(gòu)進(jìn)一步坍縮后可能形成獨(dú)立的行星天體。詹姆斯·韋伯望遠(yuǎn)鏡在2023年對(duì)獵戶座星云的觀測(cè),首次捕捉到了這種星周盤(pán)潮汐作用形成的細(xì)長(zhǎng)結(jié)構(gòu),為這一假說(shuō)提供了實(shí)證。
截至目前,人類已經(jīng)探測(cè)到約100顆流浪行星,它們的個(gè)頭大小不一,有的比木星大十幾倍,有的則接近地球大小。然而,由于流浪行星不發(fā)光,發(fā)現(xiàn)它們并不容易。這些行星的發(fā)現(xiàn)往往源于一些偶然事件。例如,2018年8月,美國(guó)科學(xué)家證實(shí),一顆質(zhì)量約為木星12倍的行星在距離地球約20光年的地方獨(dú)自流浪,這是通過(guò)射電望遠(yuǎn)鏡發(fā)現(xiàn)的首顆流浪行星。2020年,美國(guó)和波蘭天文學(xué)家則借助微引力透鏡技術(shù),可能發(fā)現(xiàn)了迄今已知最小的流浪行星,其質(zhì)量約為地球的10%。
關(guān)于流浪行星上是否存在生命的問(wèn)題,科學(xué)家們持謹(jǐn)慎態(tài)度。從常理來(lái)看,生命存在需要構(gòu)成生命體的元素如氨基酸、碳、氫等,以及適宜的溫度。然而,流浪行星不發(fā)熱,也沒(méi)有恒星供熱,溫度會(huì)持續(xù)下降直至接近宇宙最低溫度。在這樣的低溫環(huán)境下,很難孕育生命。但科學(xué)家們并未完全排除這種可能性。地球上的深海熱液生態(tài)系統(tǒng)中,一些微生物如硫細(xì)菌等通過(guò)氧化硫化氫獲取能量,不依賴陽(yáng)光生存。類似地,許多流浪行星內(nèi)部存在放射性元素衰變產(chǎn)生的熱量,可能在冰層下形成液態(tài)海洋。在這種環(huán)境下,類似地球深海熱液噴口的機(jī)制有可能在流浪行星上重現(xiàn),形成“地下海洋生態(tài)圈”。NASA的“海洋世界”計(jì)劃模擬星際行星內(nèi)部環(huán)境發(fā)現(xiàn),某些古菌能在極端高壓和黑暗條件下存活。因此,在那些遠(yuǎn)離恒星的流浪行星上,生命或許正在黑暗中默默演化。
如果流浪行星靠近恒星系統(tǒng),可能會(huì)被恒星引力捕獲并成為新的系外行星。計(jì)算機(jī)模擬顯示,銀河系中約5%的系外行星可能是被俘獲的流浪行星。如果這種情況發(fā)生,原本在黑暗中漂泊的行星或許能獲得適宜的溫度和光照,為生命的發(fā)展提供更好的機(jī)會(huì)。