如何正確打開地外生命的窗口？專訪行星科學專家林潮院士

北京時間23日凌晨NASA宣布，在最近一年的工作中，科學家在一個被叫做「TRAPPIST-1」的恆星附近發現並確認了7顆系外行星。據悉，這些行星質量、大小及狀態（岩石類）皆與地球相似，其中3顆還處在可以存在液態水的「適宜生命居住的地帶」。對此，《中國國家天文》編輯部特地採訪了行星科學專家林潮（Douglas N. C. Lin）院士。

「這次發現了一個系統」

TRAPPIST-1離地球很近，只有不到40光年。它是一顆比太陽小很多的恆星，只有相當於0.08個太陽的質量。不過，林院士表示：在我們的銀河系中，這種類型的恆星數目非常巨大。而TRAPPIST-1的質量很小卻也能擁有如此之多的行星系統，便更能說明行星的存在是一種普遍現象。

而在大約0.06個天文單位，也就是900萬公里，或者相當於20倍地球到月球的距離內，擠滿了至少7顆地球大小的行星，不得不說，這可以稱得上是一種奇觀了。

起源於演化

對於這個緊密的行星系統的「前世今生」，林院士提道，行星的產生是「就地取材」，還是隨著環境變化不斷演變最後達到一個穩定狀態，這是研究行星系統需要考慮的問題。行星是在「原行星盤（編者註：新形成的年輕恆星外圍繞的濃密物質）」中產生及成長的，在這個起源於演化的過程中，原行星盤逐漸消失，而行星系統從最初的不穩定狀態漸漸會到穩定狀態，但如果有某種不穩定條件存在的話，系統就會不穩定。

在主星附近形成行星不太容易，需要物質在主星附近聚集，而小小的行星又如何能與恆星「爭奪」物質呢。近二十年內的研究表明，在演化的過程中，行星們的軌道會因為受到影響發生遷徙。所以，TRAPPIST-1的7個行星很有可能經歷過不平凡的旅程。

打開地外生命的窗口

新的發現除了對太陽系的起源具有重要意義，也啟發了人們對地外生命的思考。行星上的生命科學進程依賴於整個系統的物理、化學與動力學環境。這些環境的不斷變化會對生物進化產生巨大影響。

而地外生命的探索有兩扇窗口：直接通訊窗口和具有生命特徵的窗口。林潮表示，前者的窗口期很窄，智慧生命的歷史相對於行星的年齡來說非常短暫，所以這種類型的生命——「外星人」並不一定會被找到。但是，對於後者，我們是能夠找到其「存在概率」的。以46億年歲數的地球為例，雖然「人」的歷史相對很短，但地球產生後不久便有了生命的存在。

目前，發現生命最能實現的方式便是，使用大口徑的紅外望遠鏡，比如TMT、E-ELT、JWST，在其觀測了系外行星的大氣成分後，可以得到一個生命存在的概率。

水很重要，但氧分子才是最直接的信息

林院士同時講道，液態水並不等於生命，它只是生命存在的重要條件。水的存在是比較普遍的，甚至液態水在行星上的存在跡象也很多。而對於我們現在的認知來說，目前更需要去尋找氧分子，它是生命對周圍物質「污染」後的產物。如果所有的生命不存在，大氣中的氧分子便會立即因化學反應消失殆盡。

所以，對於新發現的TRAPPIST-1中的行星們，下一步要做的是對其大氣成分進行針對性的觀測。2018年，韋伯空間望遠鏡將發射升空，或許這架望遠鏡能幫助我們理解生命是否孤獨。

無論我們找得到，還是找不到生命線索，都是具有意義的。當然，前提是我們有足夠的樣本。對此，即將部署的TESS望遠鏡肩負重任，預計它能夠找到數萬個系外行星，使我們獲得更豐富的數據。屆時，若茫茫諸星，並無生命跡象，或可說明地球的特別；但我們更希望看到，璀璨群星之中，有更為奪目的生命信息。

有趣的世界需要好奇的人去打開

目前，天文學主要在三個領域來探索行星演化：1.探索太陽系本身，這就像在「考古」，需要發射探測器到別的行星上去展開研究工作；2.尋找系外行星，找到其數目和物理性質，像是做「人口普查」；3.在紅外光的信息中，去探測宇宙深處行星的出生環境及大氣環境。

而最終的工作都要靠人，需要人有奇思妙想，去發現人類還未知的東西。林潮老師期待有更多的人能保持好奇心與科學興趣，說到興奮處他還感嘆道，這個宇宙太有意思了，「我真的還想再活五百年」！

林潮，天文學家。1976年獲劍橋大學天體物理博士學位，1985年至今擔任美國加州大學Santa Cruz分校教授。2002年當選美國藝術與科學學院院士。2007年任北京大學科維理天文和天體物理研究所（KIAA-PKU）首任所長。主要研究領域為：行星形成、結構和演化，行星系統動力學，原行星盤等。

（撰文 / 何治宏 責編 / 紫曉）

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