在銀河系內(nèi)，至少有3億顆宜居行星在圍繞著類日恒星公轉(zhuǎn)。這項(xiàng)研究成果發(fā)表于《天文學(xué)雜志》，是由來(lái)自美國(guó)國(guó)家航空航天局、搜尋地外文明計(jì)劃（SETI）研究所和世界各地其他科學(xué)家合作完成的。

搜尋宜居行星的思路是，按照地球和太陽(yáng)的參數(shù)，在銀河系內(nèi)尋找類似的恒星系統(tǒng)，找到那些位于宜居帶上的“宜居行星”。這些潛在的宜居行星至少要滿足兩個(gè)條件：一是其公轉(zhuǎn)的恒星和太陽(yáng)具有相近的溫度和年齡;二是行星距離該恒星距離與地球到太陽(yáng)距離相當(dāng)，即在宜居帶上。

在宜居帶上并不代表該行星宜居，但存在宜居的可能性。具體來(lái)說(shuō)，宜居帶就是圍繞恒星軌道的帶狀區(qū)域，這個(gè)區(qū)域內(nèi)的行星，其大氣壓強(qiáng)和獲得的熱量能夠支撐液態(tài)水存在，因此被稱為宜居帶。

位于宜居帶是宜居的必要不充分條件。但這確實(shí)是一個(gè)尋找適合人類生存的第二家園的方法。

開普勒計(jì)劃的使命

這次科學(xué)家的最新研究成果，是基于開普勒太空望遠(yuǎn)鏡在2009年～2018年之間收集的系外行星數(shù)據(jù)得出的。

開普勒望遠(yuǎn)鏡

開普勒440b系外行星與地球相對(duì)大小

開普勒太空望遠(yuǎn)鏡在2009年3月由NASA發(fā)射升空，它的使命就是搜尋繞其他恒星運(yùn)轉(zhuǎn)且與地球大小相似的行星。通過(guò)使用光度計(jì)，在固定視場(chǎng)內(nèi)連續(xù)監(jiān)測(cè)15萬(wàn)顆恒星的亮度，這些數(shù)據(jù)隨后傳輸回地球進(jìn)行分析。該計(jì)劃壽命最初定為3.5年，但是由于望遠(yuǎn)鏡持續(xù)出現(xiàn)故障，整個(gè)計(jì)劃一再延長(zhǎng)，直到2018年，開普勒望遠(yuǎn)鏡正式宣布退休。

雖然命途多舛，開普勒望遠(yuǎn)鏡依然獲得了大量有價(jià)值的數(shù)據(jù)和觀測(cè)結(jié)果。開普勒計(jì)劃在一生中觀測(cè)到了53萬(wàn)多顆恒星，并發(fā)現(xiàn)了2800顆系外行星。在2015年，NASA公布了開普勒發(fā)現(xiàn)的位于宜居帶的4顆行星數(shù)據(jù)。其中，開普勒438b、開普勒442b和開普勒452b接近地球大小，可能是巖石。第四個(gè)是開普勒440b，是超級(jí)地球。

半徑是地球的1.86倍，其軌道在宜居帶上。

雖然開普勒的使命完結(jié)，但后續(xù)的數(shù)據(jù)分析工作還在持續(xù)進(jìn)行。這一次，科學(xué)家處理了開普勒數(shù)據(jù)中推斷出來(lái)的一些棘手問(wèn)題，特別是到底在銀河系中有多少類日恒星公轉(zhuǎn)軌道上有宜居行星的問(wèn)題。在此前，相關(guān)研究給出的答案不一，從不足1%到超過(guò)100%（一顆恒星周圍存在多個(gè)宜居行星）都存在。

導(dǎo)致分析結(jié)果懸殊主要有兩個(gè)原因：數(shù)據(jù)不完整，以及開普勒數(shù)據(jù)集中存在錯(cuò)誤的檢測(cè)結(jié)果。這一次，參與數(shù)據(jù)分析的科學(xué)家們首次使用了完整的開普勒系外行星數(shù)據(jù)集，還是用了蓋亞（Gaia，即歐洲航天局繪制銀河系恒星的任務(wù)）提供的恒星數(shù)據(jù)。這一切都有助于提高最終結(jié)果的準(zhǔn)確性，降低不確定性。在此之前，科學(xué)家們花了數(shù)年時(shí)間分析開普勒數(shù)據(jù)以剔除不確定性因素，確保只剩下真正的系外行星。

加州NASA艾姆斯研究中心的史蒂夫布萊森負(fù)責(zé)這項(xiàng)新工作。它的團(tuán)隊(duì)確定了銀河系中類日恒星的形成率和可能有巖質(zhì)行星（半徑是地球的0.5倍～1.5倍）繞其公轉(zhuǎn)的恒星數(shù)量，以及巖質(zhì)行星宜居的可能性。

據(jù)布萊森和他的團(tuán)隊(duì)預(yù)測(cè)，平均而言，銀河系中37%～60%的類日恒星至少有一顆可能宜居的行星繞其公轉(zhuǎn)。樂觀的話，這一數(shù)字可能高達(dá)88%;保守估計(jì)，這一數(shù)字將降低到銀河系中類日恒星的7%（即3億顆）。研究團(tuán)隊(duì)在這一基礎(chǔ)上預(yù)測(cè)，距離地球30光年的范圍內(nèi)，有宜居行星繞其公轉(zhuǎn)的類日恒星達(dá)到4顆。

系外行星概念圖

布萊森對(duì)此評(píng)價(jià)說(shuō)：“開普勒任務(wù)最初目標(biāo)之一就是把這個(gè)數(shù)字精確的計(jì)算出來(lái)，我們也一直打算這么做?！毖酝庵?，布萊森等人終于完成了開普勒定下的最初目標(biāo)，雖然距離開普勒望遠(yuǎn)鏡退休已經(jīng)過(guò)去了2年。

行星的宜居性和其表面是否存在液態(tài)水相關(guān)。大多數(shù)研究通過(guò)測(cè)量系外行星和朱恒星距離來(lái)判斷，距離過(guò)近或者過(guò)遠(yuǎn)都不合適。根據(jù)布萊森的說(shuō)法，當(dāng)觀測(cè)一顆特定恒星時(shí)，可以通過(guò)其亮度判斷它對(duì)周圍行星傳遞的熱量，以此判斷是否宜居。布萊森還強(qiáng)調(diào)，如果只依靠距離判斷，是不精確的。除此之外，他的團(tuán)隊(duì)還會(huì)直接測(cè)量行星的真實(shí)溫度。

盡管布萊森團(tuán)隊(duì)表示這項(xiàng)研究的不確定性比此前要小，但依然很大。這主要是以為系外巖質(zhì)行星的樣本太小了。開普勒確定了2800多顆系外行星，其中只有一部分圍繞類日恒星公轉(zhuǎn)，用這個(gè)數(shù)字推斷銀河系中其他數(shù)億顆這樣的行星精度不理想。

但這只是第一步。開普勒計(jì)劃的全部意義在于，讓科學(xué)家弄清楚應(yīng)該把更多的資源投入到什么星體的研究中，才能找到地外生命。因?yàn)橘Y金、設(shè)備和觀測(cè)時(shí)間都是有限的。同時(shí)，這些工具（如美國(guó)宇航局的詹姆斯韋伯太空望遠(yuǎn)鏡和歐洲航天局的柏拉圖望遠(yuǎn)鏡）可以用來(lái)確定一個(gè)可能宜居的系外行星是否有大氣或任何潛在的生物特征，而這類研究可以幫助工程師設(shè)計(jì)更適合執(zhí)行這些任務(wù)的望遠(yuǎn)鏡。

尋找第二家園前提是保護(hù)好地球

開普勒衛(wèi)星在2018年退休后，NASA緊接著啟動(dòng)了TESS計(jì)劃。TESS指的是太陽(yáng)系外行星調(diào)查衛(wèi)星，于2018年4月由SpaceX的獵鷹9號(hào)火箭發(fā)射至預(yù)定軌道。相比開普勒衛(wèi)星，TESS掃略的太空面積擴(kuò)大了400倍。

TESS配備了4個(gè)廣角望遠(yuǎn)鏡和電荷耦合器件（CCD），每?jī)芍軐?shù)據(jù)傳輸回地球。其還能傳輸有效曝光時(shí)間為兩小時(shí)的全幀圖像，科學(xué)家能夠以此搜索到意外的瞬態(tài)現(xiàn)象，比如伽馬射線爆發(fā)。

“暗淡藍(lán)點(diǎn)”照片

截止2020年5月，TESS已經(jīng)識(shí)別出1835個(gè)候選的系外行星，其中46個(gè)得到了確認(rèn)。

人類從來(lái)沒有停止對(duì)地外文明和除地球外第二家園的探索，雖然這個(gè)過(guò)程充滿了挫折而且經(jīng)常是一無(wú)所獲。就在今年九月份，《澳大利亞天文學(xué)會(huì)出版物》雜志上的研究報(bào)告顯示，澳大利亞科廷大學(xué)研究人員使用4096天線陣列對(duì)廣泛的太空區(qū)域進(jìn)行掃描，希望能捕獲外星文明的無(wú)線電傳輸信號(hào)。在掃描了1000萬(wàn)顆恒星后一無(wú)所獲，這次搜索的范圍是有史以來(lái)最大的一次。

因此，人類不禁要問(wèn)，是否存在和地球一樣適合人類居住的系外行星，或者說(shuō)，是否存在地外文明？

科學(xué)家對(duì)此有過(guò)諸多的討論。一種解釋叫“地球特異性假說(shuō)”，支持該理論的人認(rèn)為形成生命需要多種事件和因素結(jié)合到一起，這意味著地球可能是宇宙中一個(gè)孤獨(dú)的存在。

還有科學(xué)家認(rèn)為，雖然外星文明可能很普遍，但是他們無(wú)法穿越星際距離，或者在掌握該技術(shù)之前就會(huì)毀滅。

根據(jù)德國(guó)天體物理學(xué)家和射電天文學(xué)家塞巴斯蒂安馮霍納的說(shuō)法，人類文明平均持續(xù)時(shí)間為6500年。在此之后，會(huì)由于外部原因或者內(nèi)部原因（精神或物理上退化）而消失。

30年前，“旅行者一號(hào)”飛抵太陽(yáng)系邊緣，在永久關(guān)閉攝像頭之前，NASA操控它回頭為太陽(yáng)系拍攝了一張“全家?！薄Ｔ谡掌?，地球是一個(gè)“暗淡藍(lán)點(diǎn)”，只占0.12個(gè)像素。

人類探索宇宙的腳步不會(huì)停止，尋找地外文明和第二家園的宏偉計(jì)劃也會(huì)一代代繼承下去。但與此同時(shí)，保護(hù)好這唯一的“暗淡藍(lán)點(diǎn)”顯得更為重要一一因?yàn)檫@是迄今所知的唯一家園。（摘自美《深科技》）（編輯/多洛米）