我們能找到第二個宜居星球嗎

自從美國國家航空航天局（NASA）發射的行星探測航天器——開普勒太空望遠鏡2018年退休后，其繼任者“凌日系外行星勘測衛星”（簡稱“苔絲”）就被人們寄予厚望。

“苔絲”的主要目標，是在開普勒發現的基礎上，繼續搜尋太陽系以外的“新世界”，掃描超過20萬顆太陽系附近的明亮恒星，以尋找圍繞它們公轉的行星及其上可能的生命跡象。

去年年初，NASA發布公報說，“苔絲”發現了一顆與地球大小相近且位于宜居帶的系外行星——TOI700d。

人類探尋系外行星和系外生命的腳步，一刻不停息。

在太陽系外看到地球的影子

系外行星，顧名思義就是指人類居住的太陽系之外的行星。過去的一百年間，人類利用各種先進的望遠鏡已經幾乎看到了宇宙的爆炸之初，發現了無數令人驚嘆的天體，然而，探測到系外行星卻只是最近20多年的事情。

自從人類誕生于這個藍色星球，就開始用雙眼觀察星空。在長期的觀測中人們發現，除了太陽和月亮之外，有一些天體比較特別。相較很多其他天體，它們在天空中的位置會發生變化，古希臘人因此就把這些位置會發生較大變化的天體稱之為行星，直譯就是“漫游者（wanderer）”。與之形成鮮明對比的天體，就是位置相對固定的恒星。

我們中大概有不少人自小就聽過漢代天文學家張衡夜晚數星星的故事。當時他能看到的星星，數目大約也就三四千個。他當時看到的星空，和將近2000年后我們今天所看到的星空，并無太大差別。只是因為城市燈光的緣故，肉眼可見的星星數目少了一些。

不過，憑借望遠鏡，人類還是看到了更遠更廣的宇宙。這要歸功于400年前意大利的一位科學家——伽利略。1609年，伽利略得知望遠鏡發明之后，連忙打聽其工作原理，并很快制作出了自己的第一架口徑3.7厘米的望遠鏡。此后，又是一個非常偶然的機會，他將自己制作的望遠鏡指向月亮和深邃的宇宙，一下子被震驚了，因為他看到了和之前完全不同的景象。

之后，口徑更大、威力更強的望遠鏡不斷被制造出來，幫助人類看到了更多的天體。人們發現太陽系內存在著更多的行星和其他小天體。而在太陽系外，竟然還存在著數以億計的恒星，它們共同構成了我們的銀河系。

到了上世紀20年代，美國天文學家哈勃又發現銀河系外存在著數目眾多類似于銀河系的天體，那就是河外星系。為了紀念這位偉大的天文學家，1990年NASA發射的太空望遠鏡就以他的名字命名。

1995年年底，哈勃望遠鏡指向了大熊座看似無物的一塊針尖大小的區域，這就是后來聞名于世的哈勃深場。在這張小小的照片中，竟然包含了數千個大小不一、和銀河系類似的星系。人類第一次知道，宇宙包含了如此眾多的星系，宇宙中恒星的數目竟然比地球上沙粒的數目還要多。

就在這年的11月，瑞士的米歇爾·馬約爾和迪迪埃·奎洛茲發現了第一顆圍繞類日恒星運行的系外行星飛馬座51b，從而拉開了系外行星和系外生命探測的序幕。這對師徒也因這一發現，獲得了2019年的諾貝爾物理學獎。是他們，讓我們在太陽系外看到地球的影子。

尋找系外生命

為何天文學家要一直尋找系外行星？或許是來自人類對于有無地外生命的好奇。自古以來，人類就非常想知道地球之外有無類似于人類的高等智慧生命，或其他簡單的生命形式。

火星和地球的很多相似之處，讓地球人一直以為火星是有生命存在的。19世紀火星“運河”的發現，讓當時很多人相信火星之上存在火星人。20世紀30年代電臺播報火星人入侵地球的新聞，讓不少人驚慌失措，信以為真。然而最近幾十年，對火星高空和表面直接探測發現，火星是一片貧瘠的土地，幾乎寸草不生，盡管很可能在幾十億年前存在過水和海洋。

太陽系之內，與地球最為相似的星球莫過于金星。然而，厚重的大氣層使它的表面溫度達到400多攝氏度。據我們所知，根本沒有生命存在的可能性。

許多國家通過發射不同的探測器，在更遠的星球上尋找生命的蹤跡。土衛二、木衛二都表現出存在生命的可能跡象，然而，人類并沒有探測到有關生命的直接跡象。

于是，人類寄希望于一個更大的世界。那就是在系外行星里尋找系外生命。

在探測器發射之前，科學家們就從理論上討論了應該去什么樣的地方尋找生命。液態水被認為是地球生命出現的必不可少的條件。所以上世紀50年代初，根據對地球生命的理解，科學家們提出了宜居區的概念，認為對于一個特定的恒星，只有在距其不遠不近、位置適中的行星上，液態水才有可能存在，生命才有可能存在。在對生命缺乏更深了解的情況下，這個依據成為人們探索系外生命的起始點。

由于宜居區處于位置適中的地方，所以選擇宜居區的方法也被稱為“金鳳花原則”。金鳳花姑娘，是美國傳統中的童話角色，她喜歡不冷不熱的粥、不軟不硬的椅子等一切“剛剛好”的東西，所以，美國人常用“金鳳花姑娘”形容“剛剛好”。這其實類似于中國傳統文化中的中庸原則，它不僅應用于天文領域，也被廣泛應用于生物學、生理學、經濟學等領域中。

之前對于生命的尋找，科學家們并沒有把著眼點放在恒星上。而最近，有科學家將“金鳳花原則”應用于恒星，根據恒星的數量、壽命、高能爆發產生的頻率等，提出K型恒星的行星更適合孕育生命，這類恒星也被稱為“金鳳花恒星”。

銀河系主要存在三類恒星：G型類日恒星;質量比太陽小、溫度比太陽低的K型恒星;比K型恒星更暗、溫度更低的M型恒星。

之前有科學家在尋找M型恒星周圍的宜居區，因為這類恒星更暗，更容易觀測到其行星。但此類行星距離中心的恒星很近，所以很容易被其恒星潮汐鎖定。這意味著此類行星的一半總是處于白天，溫度很高，另外一半總是處于黑夜，溫度極低，例如2016年發現的比鄰星周圍的行星。在這樣極端惡劣的環境中，很難想象會有生命存在。

而K型恒星沒有活躍的磁場產生強X射線、紫外線輻射以及高能爆發，因此它們爆發耀斑的頻率很低，其行星受到的致命X射線輻射，大約是那些M型恒星宜居區內行星的百分之一。

然而理論終究是理論，被稱為“金鳳花恒星”的K型恒星是否孕育生命，還需要以后的觀測來驗證。

人類能否實現星際移民？

到目前為止，天文學家通過各種方法已經找到了10多個類似地球，且處在宜居區當中的行星。但這些行星上有無生命、有無液態水，我們并不知道。因為它們還是過于遙遠，人類目前的望遠鏡很難直接看到這些星球上的種種細節。未來，或許我們可以通過一些間接的方式判斷。未來可能出現的強大的望遠鏡，無論是地面的還是空間的，都可能幫到人類。

在美國科幻大片《星際穿越》里，當地球面臨災難時，宇航員借助蟲洞，去遙遠的宇宙尋找適合人類居住的地方，結果沒有找到。而目前天文學家們所做的，就是為未來的人類移民提前選擇目標。在電影當中，人類可以借助蟲洞從太陽系內快速抵達遙遠宇宙的某個地方。但現實中，星際旅行技術比尋找適合居住的系外行星更富挑戰性。

米歇爾·馬約爾被人問到“未來人類是否可以實現星際移民”時，回答是悲觀的。因為在他可見的技術發展之下，人類很難在短時間內飛出太陽系、抵達距離我們最近的比鄰星。按照估算，最快的探測器也需要幾萬年時間才能抵達比鄰星。即使以《流浪地球》當中的5%的光速，也需要大約2500年才能抵達。

2018年年底，中國科幻作家劉慈欣獲克拉克基金會“想象力服務社會”獎時說，雖然科幻小說不能預測未來，只能展示未來的多種可能性，但沒有“星際旅行”的未來是陰暗的。他鼓勵人們運用無窮的想象力，推動宇宙探索和星際移民。

所以，為了人類更好的未來，天文學家在尋找“金鳳花星球”的時候，科學家們要發展航空科技，生物學家要研究人類是否能適應當地的環境。也許真的會有那么一天，當面臨災難、人類無法在地球繼續生存下去的時候，我們可以依靠科技解救自己，最終移居到期盼已久的新家園去。

或許，靠著這樣的努力，人類會如蒲公英一般，建立一個跨越整個銀河系的文明。

（李婉儀薦自《環球》）