尋找與我們相似的世界

原標題：尋找與我們相似的世界

我們銀河系中岩石、宜居行星的概念圖。地面和太空望遠鏡收集的數據表明小型岩石行星很常見 (將它們排列在一起僅用於展示)。

Credits: NASA/JPL-Caltech/R. Hurt (SSC-Caltech)

迄今為止，我們在銀河系發現的行星各式各樣：熱木星 (hot Jupiter)、氣態巨行星 (gas giant)、小型岩石行星、以及各種比地球大比海王星小的行星。隨著越來越多行星被發現，我們開始尋找生命的證據，尋找與我們相似的世界。

同時，隨著太空望遠鏡和其他儀器變得更精確，我們開始離目標越來越近。

目前的發現激起了科學家和大眾的興奮點和好奇心。我們發現了與地球大小相當的岩石行星 (rocky planet)，距離其母恆星 (parent star) 的距離恰巧可以使液態水存在。雖然擁有這些特徵並不能保證這個星球一定宜居 (我們還不能確定在這些行星上存在大氣層或海洋)，但它們可以指引正確的方向。

未來的太空望遠鏡可以分析來自這些行星的光，以此來尋找水或類似於我們大氣層的混合氣體，我們也將更好地了解表面溫度。當我們一條一條檢查「可居住」清單上的要點，我們將越來越接近找到一個具有可識別生命跡象的星球。

在一個宜居星球的形成和發展中，最關鍵的因素是其母星的性質：恆星的質量、大小和年齡決定了它「宜居帶」（即恆星周圍溫度可能允許液態水存在於行星表面的區域）的距離和範圍。

測繪銀河系

2018年4月25日，4月25日，歐空局發布了第二批蓋亞數據，這是迄今最為詳細的星表（star catalogue），包含近17億顆恆星的亮度和位置數據，以及超過13億顆恆星的視差，自行，和顏色等等。

ESA/Gaia/DPAC

歐洲航天局 (European Space Agency) 於2013年發射的蓋亞衛星 (Gaia satellite) 將成為歷史上最偉大的恆星測繪器之一。它依靠一套高精度儀器來測量恆星的亮度、距離和成分。蓋亞的目標是創建我們銀河系的三維地圖。到目前為止，該圖表包括約17億顆恆星的位置，其中約13億顆恆星有距離測量。

這促使人們重新評估恆星的大小，以了解是否有些恆星可能比科學家們認為的更大、更小、更暗或更亮。

事實證明，許多恆星比以前的觀測所估計的更亮、更大。自2009年美國宇航局的開普勒太空望遠鏡 (Kepler space telescope) 發射，越來越多的恆星被發現；對於這個項目的管理團隊，這也意味著他們需要修正繞行行星的尺寸。

如果一顆恆星比我們所認為的亮，它通常也比我們認為的要大；如果圍繞它的行星是通過凌日方法按比例測量的，那這顆行星也必須更大。

這意味著那些被認為與地球大小、溫度相似的的行星實際上更大，而且一般而言要更熱。

「蓋亞改進了距離測量、以及對恆星亮度和大小的評估，」 美國宇航局太空探索計劃的副項目首席科學家Eric Mamajek說，「自始問題一直都是 『我們有多了解這顆恆星？』 這只是整個故事的另一個章節。」

蓋亞探測器的最新數據也促使人們重新評估世界各地天文台發現的潛在的「宜居帶」行星。隨著科學家對我們所認為」適合居住的星球」的觀測和定義的更新，更準確的數據使我們更接近於找到一個這樣的行星。也許同樣重要的是，這也會讓我們找到我們自己的地球在其中的位置。

在迄今為止科學家證實的3700顆系外行星 (exoplanet) 中，大約2600顆是開普勒太空望遠鏡發現的。當一顆行星從恆星面前經過時，開普勒搜尋微弱的光線減弱信號。

最近對開普勒數據的分析表明，宇宙中20％至50％的恆星可能在其宜居帶內有潛在的小型岩石行星。截至2017年6月19日，我們初步估計開普勒探測器發現了30個近地球大小、宜居帶內的行星；初步分析這些系外行星及其主星 (host star) 的新數據表明這個數字可能更小，大概在2到12之間。

我們需要更多的數據，也需要更好地了解行星的大小與其構成的關係。

「我們仍在試圖弄清楚一顆岩石行星能有多大 。」 美國宇航局艾姆斯研究中心 (位於加州矽谷) 的天體物理學家Jessie Dotson說道；她也是開普勒當前擴展任務 (也被稱為K2) 的項目科學家。

乍一看，最新的分析結果看起來令人失望：到目前為止發現的數千個系外行星中，岩石狀態、潛在的宜居行星更少了。但這並沒有改變我們20多年來觀測得到的一個重要結論：宜居帶內的行星很常見。

關於這些遙遠的星球，更多更好的數據意味著更準確的 「行星統計」 (譯者註：就像地球上的人口統計一樣)，進而加深人對它們的構成、大氣層、和存在生命潛力的理解。

這讓我們為TESS (the Transiting Exoplanet Survey Satellite, 即凌日系外行星巡天衛星) 以及未來望遠鏡的系外行星探測打下更堅實的基礎，也使我們在星系中尋找一顆充滿希望的行星上又向前邁進了一步。

「這是科學中令人激動的部分，」 Dotson說道，「我們經常說，『現在我們知道這個故事。』 但我是這樣認為：科學家們就喜歡我們不知道什麼的時候。這種搜尋的狀態令人興奮。」

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