外星生命離我們有多遠盤點地球的那些“兄弟”

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日前，美國國家航天局專家公開表示，在科學技術方面，我們已經非常接近實實在在地發現另一個地球，並在另一個世界中找到生命跡象。他們甚至還給實現這個目標加了一個期限，那就是——20年。
　　的確，就在不久前，澳大利亞研究人員宣佈在距離地球僅16光年的地方，發現處於紅矮星宜居帶的“超級地球”。那麼，人類尋找和發現“宜居行星 ”的努力，究竟經過了怎樣的過程？
　　
[b]“宜居”的定義[/b]

　　1953年，哈博特斯·斯特拉格胡德在其名為《紅綠行星：火星生命存在可能性的生理研究》一書中，最早提出繞恆星宜居帶的概念。同年著名的天文學家哈羅·沙普利在《液態水帶》一文中，以更多科學細節為支撐提出了相同的概念。20世紀60年代是宜居行星概念的全盛時期，著名科幻作家伊薩克·阿西莫夫通過風靡全球的科幻巨著《太空移民》把宜居帶的概念帶進千家萬戶。
　　幾十年來，宜居帶概念的定義隨著天文學研究理念和探測技術的進步不斷更新，今天在天文學和天文生物學的範疇內，繞恆星宜居帶或簡稱為宜居帶，是指環繞一顆恆星的一定區域範圍，在這個範圍內擁有足夠大氣壓力的行星質量的天體，能夠在其表面支持液態水的存在。而位於宜居帶內的類地行星則被視為宜居行星。由於目前我們對地外生命的存在尚不知曉，因此宜居行星的定義基本是地球和太陽以及太陽系特徵的外推。美國國家航天局給出的宜居基本條件是：擁有液態水的延展區域，能夠為複雜有機分子提供合適的生存條件和持續的能源，維持新陳代謝。
　　那麼究竟如何判斷一顆行星是否宜居呢？這需要綜合考慮行星及其母星的各種特徵，包括行星軌道、行星大氣和可能的化學反應；母星的質量、光度、光變穩定性以及金屬豐度等。毫無疑問，位於宜居帶內的岩質類地行星（包括天然衛星）是系外行星搜索和天文生物學家最感興趣的探測目標。

　　[b]從猜測到確認[/b]

　　早在16世紀，意大利哲學家吉奧丹諾·布魯諾就提出恆星是與太陽相似的天體，很可能同樣有行星相伴。18世紀偉大的物理學家伊薩克·牛頓也支持類似的理念。然而限於觀測技術，幾乎所有早於20世紀90年代的系外行星探測都被證明是誤報。公認的第一次被確認的系外行星探測是1992年1月9日，天文學家亞歷山大·沃茲克贊和戴爾·弗雷爾的發現——圍繞脈衝星PSR1257+12運行的兩顆系外行星。
　　1995年10月6日，瑞士日內瓦大學的兩位天文學家米奇·邁耶和迪迪爾·奎羅茲在編號為飛馬座51的恆星周圍發現了一顆行星，這是人類第一次探測到的圍繞主序恆星運行的系外行星。自此，得益於天文觀測技術的長足發展，天文學家利用高分辨率的恆星光譜、微引力透鏡、恆星視亮度變化等辦法探測到越來越多的系外行星。起初受到觀測方法的限制，探測到的行星都是距離母星很近的大質量行星。天文學家對這麼多近距離“熱木星”的發現感到十分驚訝，因為根據行星形成理論，巨行星只應該在遠離母星處形成。隨著越來越多各種類型的系外行星被發現，現在天文學家很清楚地知道，熱木星只是系外行星中的少數。
　　2014年4月17日,一顆編號為開普勒-186f的系外行星成為全球媒體關注的焦點。NASA的開普勒空間望遠鏡利用掩星觀測辦法，分析了連續三年的觀測數據，終於確認了第一顆圍繞太陽以外恆星運行的，位於該紅矮星宜居帶內的類地行星。與開普勒-186f一同圍繞母星開普勒-186運行的還有其他四顆行星，不過它們都遠比地球個頭大，軌道更靠近母星。開普勒-186f的母星光度只有太陽的4%，距離地球約490光年，其公轉軌道周期為129.9天，軌道半徑為0.4個日地距離（AU），位於母星宜居帶的外緣，與太陽系的火星位置相當，直徑為地球的1.1倍，是已發現的類地行星中個頭最小的一個。
　　在開普勒-186f之前，天文學家已經發現了多個可能的宜居類地行星，在下面的延伸閱讀會有詳細的介紹。而其中名震一時的格利澤581系統最近又受到質疑，有證據顯示母星的兩顆“行星”格利澤581d和格利澤581g可能只是觀測之誤。

　　[b]也許我們都錯了[/b]

　　2009年3月7日，以德國天文學家約翰尼斯·開普勒名字命名的空間望遠鏡，滿載著人類對宇宙中另一個地球的夢想，從美國卡納維拉爾角空軍基地一飛沖天，這是NASA專為發現圍繞其他恆星運行的類地行星而發射的空間望遠鏡。開普勒空間望遠鏡圍繞太陽運行，觀測區域集中在北天球的天鵝座、天琴座和天龍座，這片天區遠離黃道面，免受太陽光的干擾。五年來，在發現系外行星方面，開普勒空間望遠鏡已經取得了累累碩果。
　　2013年11月4日，天文學家根據“開普勒”空間望遠鏡最新的探測結果，估計出銀河系內每5顆類太陽恆星中就有一顆擁有處於宜居帶的地球大小的行星，距離地球最近的就在12光年範圍內。如果銀河系的恆星總數估值為2000億，那麼僅僅在銀河系內，圍繞類太陽恆星且位於宜居帶的類地行星就多達110億顆，如果把紅矮星也考慮進去，這個數值更會高達400億。
　　然而，所謂宜居的定義卻一直以來受到質疑和挑戰：我們對生命的理解有多深刻？液態水真的是所有生命存在的先決條件嗎？已經在宜居帶之外發現了液態水存在的證據，宜居行星（衛星）一定要位於宜居帶嗎？以其他溶劑作為代謝基礎的生命又該如何定義“宜居”呢？我們對宜居行星的定義是否合適？
　　無論怎樣，開普勒空間望遠鏡的五年成果還是讓我們滿懷希冀。只要想到在繁星點點的夜空中，真的有可能存在與我們的地球相似的行星，總是讓人感到一絲溫暖，畢竟，地球也許並不孤獨！