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超级地球指质量大于地球的岩石星球,在太阳系中最大的岩石星球是我们的地球,水星、金星和火星都比地球小。
不过在太阳系外人类已经发现了很多远比地球要大的岩石星球,累计数量超过4000颗,其中在太阳系周围半径100光年的范围内多达60余颗。下图是我们的太阳系等比例图。
值得注意的是,超级地球并不是指环境特别,像地球一样宜居的星球,而是大号的岩石星球。下图是发现的部分超级地球,中心偏左位置是我们的地球,旁边是火星。
超级地球的大小存在极限吗?比如是否存在一颗和太阳一样大的超级地球呢?其实是不可以的,因为物理定律的制约。
一般超级地球的质量在地球的2-10倍,超过地球质量10倍的星球更难维持岩石形态。
依据行星质量相比于地球和木星的比例可以给行星自上至下划分出超级木星,木星,海王星,超级地球,地球,亚地球等6个级别,如下图所示。比超级木星的质量还大的是褐矮星和白矮星,直到恒星。
已经发现的超级地球中有2颗较知名,分别是格利泽581g和K2-18b。
格利泽581g位于太阳系外20.5光年处,是一颗距离我们非常近的超级地球,据推测格利泽581g的直径约为地球的1.3倍,质量约为地球的4倍,表面平均温度在零下31度到零下12度之间,公转周期为37个地球日,自转周期与其公转周期相等,重力接近或稍高于地球。
科学家们认为格利泽581g表面由岩石组成,可能存在液态水和大气,甚至可能存在低等生命形式。下面的是想像的格利泽581g同地球的比较。
K2-18b位于太阳系以外124光年,其是一颗围绕红矮星K2-18运行的行星。质量约为地球的8倍,直径约为地球的2.23倍。有研究表明,K2-18b上可能拥有富含氢的大气层和被海水覆盖的表面。
天文学家认为,我们的可观测宇宙中包含2万亿个星系,约1亿亿亿颗恒星,而类似于地球这样的岩石星球至少有约1万亿亿颗,我们的银河系中可能便包含着400亿颗岩石星球。
我们之所以急于在宇宙中寻找岩石星球和超级地球有以下两点原因:
一是已知生命形式需要在岩石星球上产生发展,寻找超级地球有助于我们探索外星智慧生命和文明。
二是人类目前生活在地球上,所以习惯性认为未来的星际殖民必须要定居在同地球环境相似的星球之上。
但是笔者认为超级地球与我们距离过于遥远,动辄几十乃至几百光年,跨恒星殖民所需的生产力水平已经达到二级文明的能力标准。当人类拥有二级文明的生产力水平之时,人类会通过建造戴森云的方式在太空中直接建造起巨大的太空城市以定居生活,这时的星球只能充当矿井的作用。