太陽系外宜居行星在哪裡？

已知行星的數量正在隨著時間不斷增加，然而還要多久我們才能找到生活在它們之上的生命？

2015年，一個天文學家團隊利用已有250年歷史的提丟斯—波得定則，預言了宜居行星的數目。結果顯示，有數十億顆恆星在其宜居帶內擁有1顆至3顆行星。儘管這個定則可以通過簡單的計算預測恆星周圍的行星的軌道，但它並非特別準確，即便在太陽系中也是如此。

然而，很多科學家相信，宇宙中存在大量與地球類似的行星，其中有許多就位於銀河系中。

天文學家稱這些行星為類地行星。在目前已知的1 2 1 1個行星系統中，有4 8 2個擁有1顆以上的行星，已知的行星總數為1 9 1 8顆。得益於不同的空間任務，這些數字正在隨著時間不斷增加。在迄今觀測到的行星中，有一些大小和地球相仿，有一些的軌道和地球相似，還有一些圍繞的是類太陽恆星。不過，還沒有一個能同時滿足所有這三個標準。有著數以千計的行星卻沒有發現一個地球的孿生兄弟，著實令人驚訝。這是否意味著類地行星是極為罕見的？計劃於未來幾年升空的探測任務能否幫助我們很快找到另一個地球？

早在好幾年前，天文學家就開始思考，距離我們最近的地球孿生兄弟會有多遠。

超級地球的藝術概念圖。這類行星有別於太陽系中的任何行星，質量可達地球的1 0 倍左右。

為了找到答案，他們梳理了開普勒空間望遠鏡收集的數據。自2009年開始，開普勒空間望遠鏡共監測了145000顆恆星，直到2013年它的姿態控制系統出現故障為止。天文學家分析了其中42000顆恆星的數據，來尋找因行星遮擋其宿主恆星而造成的恆星亮度變暗。這一現象被稱為凌星。

使用這種技術，天文學家發現了603顆行星，其中有10顆的大小和地球相仿。這些行星中沒有一個是地球的孿生兄弟，但對它們進行統計分析發現，大約1/5的類太陽恆星可能擁有類地行星。

這相當於，當你抬頭看夜空中的數千顆恆星時，距離我們最近的在其宜居帶內存在地球大小的行星的類太陽恆星大概就在12光年之外，用肉眼就能看見。

為了量化一顆行星與地球的類似程度，天文學家制訂出了地球相似指數（ESI）。它著眼於行星的半徑、密度、逃逸速度和表面溫度，並把它與地球進行比較。每顆行星都可以就此被打分，分數在0～1之間，1表示這顆行星與地球完全一樣。

根據這個指數，與地球最相似的行星是KOI-1 6 8 6.0 1。「KOI」表示是開普勒空間望遠鏡發現的潛在目標，是在被證實之前的臨時編號。KOI-1686.01的半徑是地球的1.3 3倍。雖然圍繞的是一顆暗弱的紅矮星，但由於靠得近，因此它能接收到足夠的熱量，使得其表面可以有液態水存在。經過綜合評價，其ESI 為0.8 9。在太陽系，火星的ESI 只有0.6 9。不幸的是，後續的觀測都未能再次發現這顆行星。

》水世界

為了證實觀測到的確實是一顆行星，必須首先觀測到恆星的亮度下降，然後再通過地面望遠鏡來觀測因該行星的引力導致的恆星運動。

歐空局計劃於2 0 1 7 年發射的太陽系外行星探測衛星的概念圖。

但是，迄今還沒有發現第二個地球。不過，這並不意味著已經發現的一些行星就不適宜生命了。它們更像是地球的表兄弟，而非孿生兄弟。其中有兩顆行星脫穎而出，超過了其他行星。第一顆是開普勒-186f。它幾乎和地球一樣大，但收到的光照只有地球的約1/3。第二顆是開普勒-62f。它的大小是地球的1.4倍，收到的光照是地球的40％左右。

宜居性的關鍵是這顆行星上要有足夠的熱量來維持液態水的存在，使得生物化學作用得以發生。假如接收到的光能遠少於地球，似乎會使得行星的溫度過低，但大氣層會發揮重要的作用。

地球的溫室效應已經婦孺皆知，這就是大氣層聚集熱量的一種能力。由於和碳排放有關，所以我們只看到了它的消極面，事實上，正是溫室效應的增溫作用才維繫了地球的宜居性。

沒有溫室效應，地球就會被「凍僵」。所以，這兩顆太陽系外行星也必須依靠溫室效應，來彌補它們光照不足的問題。對開普勒-6 2f 來說，它的直徑較大，能產生更強的引力，從而可以維持住比地球更厚的大氣層，有助於增強其溫室效應。

搜尋宜居行星的下一代空間任務也即將出征，其中有兩個將沿用開普勒空間望遠鏡的技術。它們正在大西洋的兩岸加緊研發，都會使用凌星方法來進行探測。更靈敏的探測器使得它們能發現更小的行星。

美國航空航天局計劃於2 0 1 7年發射的太陽系外凌星行星巡天衛星的概念圖。

當然，科學家更關心的是這些行星上可探測的生命跡象。這裡仍有很大的不確定因素，因此實現這一目標的第一步是找到儘可能多的宜居行星。天文學家已經有了一些候選目標，CHEOPS 和TESS 應該會把這些搜索顯著向前推進。E.T.——我們來了！

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