尋找外星生命重要一步：銀河系有50億到100億顆溫暖類地行星

我們所在的銀河星系中可能到處都有如地球般溫暖、多水的行星。這是賓夕法尼亞州立大學的研究人員最新得出的結論。

他們利用美國宇航局開普勒望遠鏡的數據，估算了銀河系中類地行星的數量。結果發現每四顆類日恆星中就存在一顆恆星，它們可能被類地行星環繞。總的來說，這意味著在我們的銀河系中最多會有多達100億個類地行星。該研究結果發表在本周的《天文學雜誌》上。

這一估算是尋找外星生命的重要一步，因為其他行星上的任何潛在生命都極有可能在一個類似地球的星球上發現，那裡的世界足夠溫暖可以以容納液態水。

福特領導的團隊將類地行星定義為四分之三地球大小到1.5倍地球大小，它們的公轉周期在237天到500天之間，約1.5億公里的軌道距離範圍意味著它們可能處於恆星的宜居帶之內，行星表面能夠支持液態水。

開普勒望遠鏡於2009年發射，使用了所謂的凌日法來尋找太陽系外的世界。它觀察了超過53萬顆恆星，尋找恆星亮度的微小變化，而這種變化可能是由一顆行星從其前方經過造成的。

開普勒通過該方法發現了2600多顆系外行星，揭示了銀河系中行星比恆星還多，並讓研究人員對行星類型的多樣性有了新的認識。該望遠鏡還幫助科學家首次證實，許多系外行星與地球相似。

開普勒的結果表明，夜空中20%到50%的可見恆星在它們的宜居帶中都有類地行星。但是福特的團隊並不想僅僅根據開普勒發現的系外行星來估算銀河系中類地行星的數量，因為凌日法只擅長探測離恆星較近的大行星，因為大行星遮擋了更多的光。開普勒望遠鏡並不擅長尋找距離恆星較遠的小的行星。此外它的搜尋方法偏向於體積約為太陽三分之一的小而暗的恆星。

因此為了估計開普勒可能漏掉了多少顆行星，研究人員結合開普勒的行星目錄和歐洲航天局的蓋亞航天器對銀河系恆星的調查，創建了假想的恆星和行星宇宙的計算機模擬。然後研究人員的程序就像開普勒一樣可以「觀察」銀河系中的恆星。

福特表示：在我們所認為的類日恆星的範圍、宜居帶的軌道距離範圍、類地行星的大小範圍等問題上，都存在很大的不確定性。考慮到這些不確定性，50億到100億都是合理的估計。

尋找外星生命的下一步是研究可能適合居住的行星，弄清楚它們是由什麼構成的。科學家們對在地球大小的行星的大氣層中尋找生物標誌物特別感興趣。即使一顆行星處於恆星的宜居帶，它仍然需要一個堅實的大氣層來吸收足夠的熱量來維持其表面的液態水。科學家可以通過測量一顆系外行星通過時的光線表現來計算其大氣層的組成。

這就是福特的研究發揮作用的地方。如果類地行星足夠多，那麼附近就可能有足夠多的目標可以供科學家使用更小、造價更低的的望遠鏡進行研究。如果所有的類地行星都在遙遠的地方，那就將需要依靠更遠更強大的望遠鏡才能進行觀測。未來的太空任務應該考慮一系列可能存在的類地行星在內。

開普勒望遠鏡在燃料耗盡後於去年退役，但它將尋找行星的火炬傳遞給了2018年4月發射的凌日系外行星勘測衛星(TESS)。迄今為止，這兩項任務共發現了4043顆行星，其中有3137顆是凌日系外行星。廣域紅外探測望遠鏡將於本世紀20年代中期發射到太空，在遙遠的行星上尋找氧氣和水蒸氣的跡象。因此更好地了解銀河系中類地行星的潛在數量，可以為未來的探測提供許多重要的信息。

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