地球在宇宙中顯眼嗎？研究表明：至少1000顆恆星周圍能看見它

人類是孤獨的嗎？

自從我們知道地球並非是宇宙的中心，而是圍繞太陽公轉的行星之一時，人們就在思考這個問題。尤其是從上世紀90年代開始，人類發現了第一顆系外行星，我們知道，太陽系以外也有至少可能允許生命存在的地方。

時至今日，我們已經發現了超過4500顆系外行星，並且在找到每一顆行星的時候，都寄希望於發現生命的蹤跡。結果並不樂觀，我們什麼也沒有發現。

科學家仍然不放棄，在繼續建造更加強大的望遠鏡的同時，也不斷地向外證明著地球的存在。除了旅行者號探測器攜帶的人類錄音之外，還有我們人類自己創造的電磁波，都有可能成為人類存在於地球上的證據。

那麼問題來了：如果這些系外行星上真的存在外星人，他們能看到我們存在的蹤跡嗎？有多少顆行星上可能看得見地球呢？外星人需要怎樣的技術，才能發現地球的存在呢？

暗淡藍點

你可能以為這是非常困難的，因為地球實在太小了。1990年2月14日，NASA的旅行者1號探測器就曾經在64億公裡之外回望了地球一眼，結果在它拍攝的照片中，地球連1個像素都不到，只有在放大之後才能看見一個又小又暗的亮點，這就是著名的「暗淡藍點」照片。

但是，從本質上來講，在系外行星上觀測地球和旅行者1號拍攝地球，完全是兩種不同的方法。我們現在發現系外行星，更多的是靠系外行星和宿主恆星之間的相互作用來實現的。因此，在考慮剛才的問題時，我們假設的前提是外星人和我們擁有差不多的科技水平，利用我們的方法從系外行星上觀測地球。既然是這樣，那麼發現地球可能相對要容易一些。

最近，科學家的一項研究顯示：就目前的發現來看，至少有1004顆主序星的周圍可能有類似於地球的巖石行星在公轉。假設那裡有智慧生命存在的話，僅僅通過我們人類現在掌握的技術來看，從那些行星上是可以觀測到地球存在的。而且，如果他們擁有相應的技術，還可以通過檢測地球上的生命化學的痕跡，來證明地球上已經孕育了人類這種智慧生物。

從宇宙看地球

這項研究，來自於凌日外行星勘測衛星（Transiting Exoplanet Survey Satellite，簡稱TESS）和蓋亞衛星的數據。TESS是NASA在2018年發射的一臺太空望遠鏡，憑藉自己的強大觀測能力，它已經為人類觀測、發現了許多系外行星，並且還能在尋找太陽系邊界、宇宙中的超級地球等方面發揮作用。而蓋亞衛星則是歐洲航天局的太空探測設備，目標是對銀河係數十億顆恆星進行識別和基本屬性的探測，從而繪製最精確、完整的銀河系地圖。

康奈爾大學的天文學家Lisa Kaltenegger在利用這兩臺設備的數據進行計算後，得到了上面的數據。她介紹說：「如果有人想在那些地方進行搜索，他們可以在我們這顆『暗淡藍點』中看到生物圈的跡象。而這些恆星之中比較亮的，我們甚至不用通過雙筒望遠鏡或是天文望遠鏡就能夠看見。」

那麼，她是如何計算的呢？

• 恆星類型

首先，她對恆星進行了限制，那就是主序星。雖然我們還不完全清楚生命的起源過程、需要的全部條件和時間，但是通過對地球生物的了解，也可以略知一二。地球生物出現於大約40億年前，如果宇宙中其他行星也需要同樣的時間，那麼這就要求宿主恆星能夠在這麼久的時間內保持穩定。

因此，紅矮星或者太陽這樣的黃矮星是更有優勢的，而那些巨大的恆星壽命普遍很短，孕育生命的概率也更低一些。通過恆星有效溫度、質量、半徑和光度以及它們之間的經驗關係，她縮小了恆星的範圍。

• 恆星距離

在這些恆星裡，她選擇了距離我們100秒差距（約合326光年）以內的。這是因為地球終究還是比較小的，因此觀測起來難度比較大。根據她的理論，以我們的科技水平來說，大概只能在這個範圍內檢測到地球大小的系外行星。

• 恆星位置

觀測到地球還不算完，外星人想要知道地球上有沒有生物，就要採用更多探測方法。目前我們已知的方法，就是光譜法，這就需要他們在地球凌日時進行探測。當太陽光經過地球大氣層時，不同的化學元素會吸收不同波長的光，外星人可以通過最終的光譜來分析地球大氣中有哪些化學成分，進而推測出地球的生命痕跡。

不過，這就對系外行星提出了一個要求，那就是必須非常靠近黃道面。所謂的黃道面，就是地球繞太陽公轉的平面，只有系外行星的位置接近黃道，才可能看見地球擋在太陽前面。研究表明，只有在黃道面上下各0.264°的範圍內，才能有效地看到地球凌日現象。這和360°的周角相比，實在是一個小得可憐的範圍。而在其他位置的系外行星，至少按照我們的科技水平，是不太可能證明地球有生物的。

地球可能很顯眼

通過這樣的要求，她篩選出了1004顆恆星。這些恆星中，有77%屬於M型恆星，也就是我們所說的紅矮星。這些恆星是宇宙中最小的恆星，同時溫度也是最低的，不過壽命卻是最長的。其中，有508顆恆星的位置可以讓它周圍的系外行星在地球每個公轉周期內至少有10個小時的窗口期。畢竟地球的公轉周期有365天，如果觀測窗口期太短，外星人想看見我們也不容易。

來自Lehigh大學的物理學家Joshua Pepper是本次研究的合作者，他介紹說：「系外行星中只有很小的一部分能夠恰好和我們的視線對齊，讓我們能夠看到凌日的現象。但是，在我們論文中確定的一千多顆恆星全都可以看到地球的凌日現象，很容易引起他們的注意。」

值得一提的是，這1004顆恆星並不完全在已發現系外行星的恆星列表中。並且，它們周圍並不一定有宜居的系外行星。從理論上來講，這些恆星周圍有類似於地球這麼大而且位於宜居帶的行星概率，大約是10%，也就是100顆左右。

研究意義

兩位研究人員相信，憑藉著他們的工作，可以在很大程度上幫助突破攝聽等項目縮小尋找地外生命的範圍。如果有一種地外生命，他們也想找到我們，我們也想找到他們，那麼他們很大概率上就存在於這些恆星周圍。

20世紀60年代，美國天文學家弗雷克提出了著名的弗雷克方程，幫助我們計算宇宙中地外生命存在的概率，這裡面所指的地外生命，也是和我們一樣的智慧生物，而不僅僅是低等生物。

當然，不論是怎樣的地外生命，都是我們希望發現的目標，但如果是和我們同樣的智慧生命，那應該會更加有趣一些吧！