1. 钻石行星

大家可能都在新闻报道中看到过传说中的钻石行星 55 Cancri e。然而，新闻报道往往以吸引眼球为目的，而忽略其中的科学细节。我决定深挖一下这个惊人的结论从何而来。

图片来自

Diamond Planet Found

先看看这颗行星的详细信息。这是一颗距离我们 40 光年的超级地球，即比地球大的岩质行星。半径是地球的 2 倍；质量是地球的 8 倍；密度 5.9 克 / 立方厘米，略大于地球（5.51）。它距离母星（55 Cancri A）0.016 天文单位；公转周期只有 17.7 个小时。所以，这是一个烈火炼狱的世界，不会有我们已知的生命（life as we know it）。(

55 Cancri e

)

2011 年，天文学家通过观测这颗行星从母星前面穿越，计算出了它的密度。“钻石行星”的猜想就是从这个密度开始的。它的密度和地球十分接近，然而它的质量远大于地球，所以内部的压力也远大于地球。如果它具有和地球相近的元素构成（主要包含氧，铁，硅等元素），那么它的密度应该大得多。部分天文学家仍然倾向于它的元素构成和地球相似。而对密度问题的解释是，它含有大量的水（超过总质量的 10%）。近在咫尺的恒星向它倾泻在大量的辐射能量，使得它的表面温度常常超过 2000 摄氏度。能防止液态水蒸发的唯一解释就是，这些水都处于临界状态（critical state）。(http://arxiv.org/abs/1104.5230)

然而，其他天文学家认为，不应该把对太阳系行星的认识盲目的应用到太阳系外行星上。它们很可能有完全不同的形成方式。对于行星 55 Cancri e，如果它拥有大量的碳，这个密度的问题就迎刃而解了。按照这种假设，这颗行星的碳元素含量超过总质量的 1/3。与之相比，地球的碳元素含量只有 0.04%。这种假设的另一个根据是，它的母星，55 Cancri A，含有十分丰富的碳元素。(https://arxiv.org/abs/1210.2720)

如果这种假设成立的话，这颗行星含有比地球高得多的碳。它内部的高温高压足以把单质碳变成大量的钻石。而且，对这颗行星的多次观察表明，它表面的温度变化很大（1000K—2700K），很可能是频繁的火山活动喷出的尘埃所致。(https://arxiv.org/abs/1505.00269) 对于一颗距离母星很近的行星来说，这是一种十分合理的假设。那么，火山活动可以把很多地层深处的钻石带到地面上来，所以出门散步也是可以捡到大钻石的。

同时，反对的意见也存在。比如，钻石行星的假说的一个重要依据是恒星的碳含量高，而这个结果可能并不可靠。并且，行星和恒星的元素含量也并不总是一致的。('Diamond' Super-Earth Planet May Not Be So Glam)

2016 年 2 月，哈勃望远镜对 55 Cancri e 的大气层进行了观察，发现了氢和氦，并且可能有氢氰酸（HCN）。这也许表明，55 Cancri e 确实含有大量的碳元素。不过，要确认这一点，还需要进一步观察。(First detection of super-earth atmosphere)

基于我们目前对太阳系外行星的有限了解，55 Cancri e 是钻石行星目前仍然是一种假说，虽然这个假说成立的可能性比较大，但短期内还无法证实。现在就准备开着飞船过去挖钻石，还是有一定风险的。

2. 红矮星旁的生命星球

Gliese 581 距离地球 20 光年。它是一颗红矮星，质量只有太阳质量的 31%。Gliese 581c 是一颗超级地球，质量是地球的 5.5 倍，半径在地球半径的 1.5 到 2.4 倍。它运行在 Gliese 581 恒星系的宜居区，所以是一颗潜在的生命星球。对于一颗暗淡的红矮星来说，它的宜居区十分靠近恒星。Gliese 581c 距离母星仅有 0.072 天文单位，公转周期为 13 天。

图片来自

http://www.thelivingmoon.com/43ancients/02files/Extra_Solar_Planet_Gliese581c.html

由于距离恒星太近，这颗行星应该已经被潮汐锁定了。它总是以固定的一面朝向恒星，这导致它的日夜两面有巨大的温差。所以，它的两个半球实际上都不是生命的乐土。只有在晨昏线附近的狭小区域，才可能有生命环境。

潮汐锁定并非总是静态的。在距离恒星较近的地方，如果行星轨道偏心率较高，可能形成更复杂的自转 - 公转共振。比如，水星的公转周期和自转周期比例是 2：3，公转 2 周，自转三周。在这种情况下，行星可以均匀地接受恒星的辐射能量，形成更为广阔的宜居区域。

目前已经发现的系外行星中，比 Gliese 581c 条件更为优越的很多。之所以单独把它挑出来，是因为人类向 Gliese 581c 发送的信号将在 2029 年达到。

送出的信号包含 501 条消息，内容十分丰富，包括文字，照片和绘画。消息来自数十万参与者，最后选出的消息表现了他们的生活，愿望，世界和平等等，不一而足。其中还有一些著名景点和名人照片。看起来就像是一场民众的狂欢，看不到任何科学的成分。

发起活动的俄罗斯天文学家 Alexander Zaitsev 说，在很多人看来这些消息很幼稚，但是我希望从中表现出人类的智慧和创造性。

信号于 2008 年 10 月 9 日由乌克兰的星际射电望远镜对准 Gliese 581c 发送。如果 Gliese 581c 真的有智慧生命，它们将会在 2029 年收到消息。当它们看到消息中的照片，发现消息来自一个生命的伊甸园，再看看自己生活的可悲的红矮星世界，不知道会作何选择。

图片来自

http://www.thelivingmoon.com/43ancients/02files/Extra_Solar_Planet_Gliese581c.html