太阳系外有适合人类居住的行星吗？探寻系外行星的大气环流

　　浩瀚无垠的宇宙，是几百年来人们渴望探索解密的终极对象，迄今为止人类所有的成就放到整个宇宙中都是微不足道的尘埃。
　　目前人类了解最多的还是整个太阳系的宇宙面貌。
　　而太阳系之外的世界仍有很多未知的领域等待探索。
　　其中系外行星是人类探索的主要方向之一。
　　除了太阳系的行星，还有不少我们未知的行星是怎样的呢？
　　截止到目前我们又已经取得了什么样的成就呢？银河系外的宇宙
　　看过《异形》等星际宇宙恐怖片的小伙伴，往往对太空产生了莫名的畏惧。
　　可实际上目前这些看似空洞无章的宇宙世界，已经被人类探索了相当大的一部分了。
　　截止到2022年的年中，太阳系之外已经有5031颗行星被人类锁定确认过了。
　　这些星罗棋布的行星被统一命名为系外行星，而这几千颗行星的探索过程，仅仅用时27年。
　　《异形》海报
　　最早在1995年的时候，人类就已经开启了系外行星的探索挖掘工作。
　　那时人类在人马座旁边的恒星群中找到了一个非同寻常的陌生行星，也正是因为它的被发现，系外行星的亮相大幕才徐徐拉开。
　　但是银河系外的探索高潮期，还是在2019年以后。
　　原来最早发现第一颗系外行星的两位科学家，在那一年获得了诺贝尔物理学奖。
　　诺奖的含金量在全球都是毋庸置疑的，也正因如此，自2019年后，全球天文科研领域掀起了一股进军银河系之外的浪潮。
　　其中发明于400多年前的开普勒望远镜，在2年的时间内，就从浩瀚的宇宙中发掘到了2500颗系外行星，可见人类对宇宙的开发探索已经上升到了一个非同一般的高度。
　　既然对银河系之外的世界探索到了如此地步，那么银河系外究竟是一番怎样的景象呢？
　　其实银河系外的大小行星各不相同，其形态、质地和周期轨迹都跟银河系内的行星相差迥异。
　　就拿九大行星之一的木星来说，其质量约为1。898210的27次方kg，虽然只是太阳总质量的千分之一，但已经远超太阳系其他行星质量总和2。5倍了。
　　可饶是如此，银河系之外的行星质量，最大的质量是木星的10倍，即便是最小的，质量也比木星重0。1倍。
　　不难想象，银河系外的宇宙，是一个巨星云集的世界。
　　更让人感到匪夷所思的是，不少行星的公转周期只有区区几个小时。
　　以我们的地球为例，自转一圈是24小时，而公转一圈则是1年，由此也产生了白天黑夜，一年四季。
　　可银河系之外的行星，只需要几个小时就能完成地球一年的运转周期，或者换句话说，银河系以外的行星，在几个小时之内就能迅速经历春夏秋冬，其运转速度有多快可想而知。
　　所以我们可以简单总结一下，银河系之外，是一个又一个巨大星球高速运转的世界。
　　那么问题随之而来，我们是如何判断出这些行星的质量和运转规律的呢？
　　其实这就要从天文学和物理学的角度来综合分析了，经过十多年的钻研，国际天文物理学界已经达成了一个相对的共识，那就是针对系外行星的勘探，基本采用以下四个方法。
　　凌星法、视向速度法、微引力透镜法以及直接成像法。
　　这四种方式凭借逻辑清晰、数据可控且精准，以及应用范围广等优势脱颖而出，成了目前人类观测探查系外行星的重要手段。
　　那么这些手段都有什么样的优势呢？
　　在这些手段的作用下，能为人类对系外行星的研究带来什么呢？行星勘测法
　　在人类针对系外行星的探索过程中，其行星特质和属性被不断锁定公开。
　　这对我们了解太阳系之外的世界具有非常重要的意义。
　　经过十几年的技术积淀，人类先后总结出了四大系外行星勘测手段。
　　其中最通用的一类就是视向速度法。
　　视向速度法属于一种间接的勘测方法，其勘测原理是通过对恒星的光谱进行监测，一旦发生变动迅速提供报告，从而确定影响了恒星光谱的行星的位置。
　　要知道恒星和周围行星的运行周期属于共同质心运动，其运转轨迹跟地球有密不可分的联系。
　　比如一颗恒星，其运转轨道偏离了地球，那么其光谱红心则会向着远处移动，而如果一颗恒星的运转轨道靠近地球，那么其光谱红心则会靠着近处移动。
　　所以恒星周围运转的行星，会因为光谱的突然变化而暴露存在。
　　不过尽管视向速度法较为科学，但是其缺点也一览无遗，最突出的一点就是，视向速度法的精准度跟恒星运转轨道和地球运转轨道的夹角度数有关。
　　也就是说如果恒星运转轨道和地球运转轨道的夹角越大，视向速度法所计算出来的结果误差也就越大。
　　而且视向速度法只能针对一颗行星进行勘测，无法同时监测多个行星，这无疑大大降低了勘探工作的效率。
　　并且视向速度法还有一个致命的弱点，那就是无法计算行星的质量体积，这就需要后期再次针对已经锁定的行星进行重新估测，工作量大大增加。
　　相比之下，较为普遍且高效的凌星法就很好地弥补了视向速度法的劣势。
　　凌星法的勘测原理非常简单，就是通过对恒星的辐射遮挡探测来确定行星的存在，并锁定行星的位置。
　　凌星法示意图
　　原来当行星和恒星公转的时候，总会有交叉点存在，当交叉点出现的时候，行星会遮挡住恒星发射出来的辐射光波，从而造成恒星辐射点的缺失，当这个现象出现的时候，也就意味着系外行星的位置被确定了。
　　据了解，有的行星能够遮挡住1的辐射强度，也恰恰是这1的辐射损失，能够为系外行星的勘测工作提供无限可能。
　　比起视向速度法而言，凌星法能够同时监测多个行星，并且能够精准计算出目标行星的体积质量，毕竟多大的行星能够遮挡住多大的辐射光波，按照缺失的辐射光波面积就可以很好地计算出行星的体积。
　　不过问题总是接踵而至，想要对行星进行一次完整系统的监测，大气环流监测是整个过程不可缺少的一环。
　　但是系外行星的大气环流飘忽不定，想要有一个完整系统的计算监测方式几乎是难于上青天。
　　其中尤其是行星的反射谱最为重要，它可以佐证行星大气层的能量进出数据，也能够对行星大气环流监测提供准确的参照。
　　目前，人类已经掌控了计算反射谱和其他各项数据的算法，那系外行星的大气环流应该非常容易探索才对。
　　可事实并非如此，系外行星的大气环流曾是人类天文科研道路上的一块不小的绊脚石。
　　系外行星的大气环流形态究竟有多难掌控呢？
　　人类又是如何推演出大气环流形模拟形态的呢？大气环流迷踪
　　一个诺贝尔奖，掀起了人类对银河系外行星的探索狂潮。
　　短短2年时间就有5000多颗系外行星被挖掘锁定，人类对银河系以外的世界又多了新的认识。
　　虽然系外行星得到了较大程度的研究，但是人类对其个别形态的认知仍是一片空白，其表面的大气环流就是其中之一。
　　由于系外行星体积庞大，所以当期内部的压强达到一定水准之后，其表面所聚集的氢分子中的电子就会因为压力形成自由电子。
　　而自由电子的产生也就意味着金属氢的诞生，其导电性能得到了数倍的增加。
　　导电性能的提升也同样说明，系外行星的表面阻力增强，探测设备和反射波的作用将会越来越弱。
　　这就是为什么越大的系外行星反而越不容易探索解读的原因了。
　　看到这里可能有人会问，系外行星的压强从何而来呢？
　　原来，其压强的产生，源自于恒星带来的辐射加热，由于恒星所放射出来的辐射源汇集在了行星表面，其温度和辐射力越来越强，逐渐向内驱方向发展，这也就造成了行星表面压强增大的结果。
　　而且前面也已经讲过，这些银河系之外的行星，能够在几个小时之内，走完地球原本需要一年走过的春夏秋冬。
　　因此系外行星自身的高速旋转性能，也在影响着其表面大气环流的形态。
　　早年天文科研团队曾一致发现，系外行星，尤其是高速旋转的系外行星，其表面的大气环流状态几乎没有固定形态，甚至有的位置表面基本没有大气环流的痕迹。
　　所以这样恶劣的环境下，想要监测大气环流系统完整的形态，难度不是一般的大。
　　不过，这并没有难倒天文科研工作者们，他们避开了难度超高的直接监测法，而是退而求其次选择了间接检测法。
　　他们利用锁定行星上潮汐的进退时间，来判断行星表面大气环流的运行周期，通过对潮汐时间的把控，科研工作者们能够准确避开自转速率、偏角等诸多影响因素所带来的结果误差。
　　当潮汐运行时间尺度比大气环流尺度低的时候，其温度也会下降，并且会将大气环流的运行轨迹暴露出来。
　　同时根据开普勒的计算周期定律来看，如果运行周期到了一定节点，大气环流的强度会骤然提升和突然下降，所以掌控了潮汐运行周期，也就相当于掌握了大气环流的运行趋势。
　　当然，如果同时能够把系外行星的公转轨道偏心率也同时计算进去，无疑会大大提升大气环流监测的可信度。
　　因为公转轨道偏心率跟大气环流的运转方向有密不可分的关联，一般而言偏心率越大，大气环流运转幅度越大，偏心率越小，大气环流运转幅度越小。
　　所以人类从开普勒计算周期定律出发，慢慢掌握了潮汐运行时间、公转轨道偏心率等固定因素计算大气环流形态的方式方法。
　　截止到目前，已经有众多银河系外的行星实现了大气环流形态的准确监测，而这些监测的数据结果也已经通过监测卫星发送回了地球，使得人类对系外行星及其大气环流形态的认识又加深了一层。结语：
　　人类在星辰大海的征途上从未停止探索的脚步。
　　世界第一名航天员加加林曾说：宇宙航行不是一个人或某群人的事，这是人类在其发展中合乎规律的历史进程。
　　了解我们生活的宇宙，用更广阔的眼光看世界。