銀河系內至少存在三億顆宜居行星　人類第二家園真的存在嗎

在銀河系內，至少有3億顆宜居行星在圍繞著類日恒星公轉。這項研究成果發表于《天文學雜志》，是由來自美國國家航空航天局、搜尋地外文明計劃（SETI）研究所和世界各地其他科學家合作完成的。

搜尋宜居行星的思路是，按照地球和太陽的參數，在銀河系內尋找類似的恒星系統，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條件：一是其公轉的恒星和太陽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距離相當，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。具體來說，宜居帶就是圍繞恒星軌道的帶狀區域，這個區域內的行星，其大氣壓強和獲得的熱量能夠支撐液態水存在，因此被稱為宜居帶。

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

開普勒計劃的使命

這次科學家的最新研究成果，是基于開普勒太空望遠鏡在2009年～2018年之間收集的系外行星數據得出的。

開普勒望遠鏡

開普勒440b系外行星與地球相對大小

開普勒太空望遠鏡在2009年3月由NASA發射升空，它的使命就是搜尋繞其他恒星運轉且與地球大小相似的行星。通過使用光度計，在固定視場內連續監測15萬顆恒星的亮度，這些數據隨后傳輸回地球進行分析。該計劃壽命最初定為3.5年，但是由于望遠鏡持續出現故障，整個計劃一再延長，直到2018年，開普勒望遠鏡正式宣布退休。

雖然命途多舛，開普勒望遠鏡依然獲得了大量有價值的數據和觀測結果。開普勒計劃在一生中觀測到了53萬多顆恒星，并發現了2800顆系外行星。在2015年，NASA公布了開普勒發現的位于宜居帶的4顆行星數據。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。第四個是開普勒440b，是超級地球。

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，但后續的數據分析工作還在持續進行。這一次，科學家處理了開普勒數據中推斷出來的一些棘手問題，特別是到底在銀河系中有多少類日恒星公轉軌道上有宜居行星的問題。在此前，相關研究給出的答案不一，從不足1%到超過100%（一顆恒星周圍存在多個宜居行星）都存在。

導致分析結果懸殊主要有兩個原因：數據不完整，以及開普勒數據集中存在錯誤的檢測結果。這一次，參與數據分析的科學家們首次使用了完整的開普勒系外行星數據集，還是用了蓋亞（Gaia，即歐洲航天局繪制銀河系恒星的任務）提供的恒星數據。這一切都有助于提高最終結果的準確性，降低不確定性。在此之前，科學家們花了數年時間分析開普勒數據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責這項新工作。它的團隊確定了銀河系中類日恒星的形成率和可能有巖質行星（半徑是地球的0.5倍～1.5倍）繞其公轉的恒星數量，以及巖質行星宜居的可能性。

據布萊森和他的團隊預測，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。樂觀的話，這一數字可能高達88%;保守估計，這一數字將降低到銀河系中類日恒星的7%（即3億顆）。研究團隊在這一基礎上預測，距離地球30光年的范圍內，有宜居行星繞其公轉的類日恒星達到4顆。

系外行星概念圖

布萊森對此評價說：“開普勒任務最初目標之一就是把這個數字精確的計算出來，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，雖然距離開普勒望遠鏡退休已經過去了2年。

行星的宜居性和其表面是否存在液態水相關。大多數研究通過測量系外行星和朱恒星距離來判斷，距離過近或者過遠都不合適。根據布萊森的說法，當觀測一顆特定恒星時，可以通過其亮度判斷它對周圍行星傳遞的熱量，以此判斷是否宜居。布萊森還強調，如果只依靠距離判斷，是不精確的。除此之外，他的團隊還會直接測量行星的真實溫度。

盡管布萊森團隊表示這項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，用這個數字推斷銀河系中其他數億顆這樣的行星精度不理想。

但這只是第一步。開普勒計劃的全部意義在于，讓科學家弄清楚應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。因為資金、設備和觀測時間都是有限的。同時，這些工具（如美國宇航局的詹姆斯韋伯太空望遠鏡和歐洲航天局的柏拉圖望遠鏡）可以用來確定一個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計更適合執行這些任務的望遠鏡。

尋找第二家園前提是保護好地球

開普勒衛星在2018年退休后，NASA緊接著啟動了TESS計劃。TESS指的是太陽系外行星調查衛星，于2018年4月由SpaceX的獵鷹9號火箭發射至預定軌道。相比開普勒衛星，TESS掃略的太空面積擴大了400倍。

TESS配備了4個廣角望遠鏡和電荷耦合器件（CCD），每兩周將數據傳輸回地球。其還能傳輸有效曝光時間為兩小時的全幀圖像，科學家能夠以此搜索到意外的瞬態現象，比如伽馬射線爆發。

“暗淡藍點”照片

截止2020年5月，TESS已經識別出1835個候選的系外行星，其中46個得到了確認。

人類從來沒有停止對地外文明和除地球外第二家園的探索，雖然這個過程充滿了挫折而且經常是一無所獲。就在今年九月份，《澳大利亞天文學會出版物》雜志上的研究報告顯示，澳大利亞科廷大學研究人員使用4096天線陣列對廣泛的太空區域進行掃描，希望能捕獲外星文明的無線電傳輸信號。在掃描了1000萬顆恒星后一無所獲，這次搜索的范圍是有史以來最大的一次。

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

科學家對此有過諸多的討論。一種解釋叫“地球特異性假說”，支持該理論的人認為形成生命需要多種事件和因素結合到一起，這意味著地球可能是宇宙中一個孤獨的存在。

還有科學家認為，雖然外星文明可能很普遍，但是他們無法穿越星際距離，或者在掌握該技術之前就會毀滅。

根據德國天體物理學家和射電天文學家塞巴斯蒂安馮霍納的說法，人類文明平均持續時間為6500年。在此之后，會由于外部原因或者內部原因（精神或物理上退化）而消失。

30年前，“旅行者一號”飛抵太陽系邊緣，在永久關閉攝像頭之前，NASA操控它回頭為太陽系拍攝了一張“全家?！?。在照片中，地球是一個“暗淡藍點”，只占0.12個像素。

人類探索宇宙的腳步不會停止，尋找地外文明和第二家園的宏偉計劃也會一代代繼承下去。但與此同時，保護好這唯一的“暗淡藍點”顯得更為重要一一因為這是迄今所知的唯一家園。（摘自美《深科技》）（編輯/多洛米）