超級宜居行星被發現！宇宙生命或許已經存在，只是我們還無法觀測

到目前為止，地球仍然是人類所知唯一擁有生命的天體。儘管在太陽系中，也有很多天體被認為宜居，如木衛二、土衛六等，但是它們也都是「矬子裡拔大個」，勉強符合生命生存的條件。

不過，在整個宇宙中，行星的數量多如牛毛，其中也不乏和地球類似的天體。最近，由美國和德國的天文學家和地球生物學家組成的聯合科學團隊在銀河系內發現了24顆宜居的系外行星。和太陽系中這些天體相比，它們的環境要好得多，甚至比地球更加宜居。

實際上，這24顆行星都是他們從目前已經發現的超過4500顆系外行星中篩選出來的。儘管此前已經有一些研究指出：這些系外行星中有一些可能比較適合生命存在的超級地球，但本次研究中，科學家們還是從另外一個角度來思考，提出了新的超級宜居行星判定標準。

地球也有弊端

儘管地球仍然是人類已知唯一存在生命的天體，但我們仍然注意到了它的一些不足之處。比如，宿主恆星的壽命，就是一個重要因素。我們知道，地球的第一個生命出現於大約40億年前，是一個非常簡單的單細胞生物。但是，在接下來三十多億年的時間裡，地球生物仍然沒有什麼長足進步。直到幾億年前，才有複雜的多細胞生物出現。也就是說，為了演化出複雜的生命體，地球用掉了大約40億年的時間。

儘管有地球這個活生生的例子，但宇宙中的其他天體想要孕育出複雜生命，需要的時間也未必和地球相同。科學家認為，對於一顆行星來說，通常需要50億-80億年的時間，才能孕育出複雜的生命體來。

我們也知道，太陽的壽命才只有100億年。而和太陽類似的G型主序星（黃矮星）中，有很多甚至壽命還要更短。這意味著，或許它們穩定存在的時間，根本不足以讓自己原本宜居的行星孕育複雜生命。宇宙中也有壽命極長的恆星——M型主序星（紅矮星），但是它們雖然有數萬億年的壽命，可溫度和輻射之間不可調和的矛盾讓很多科學家已經對它們徹底絕望。

相比之下，這些科學家把更多的希望寄托在了另一種恆星身上，那就是K型主序星，也就是橙矮星。橙矮星是介於黃矮星和紅矮星之間的恆星，它們質量比太陽小、溫度比太陽低，同時燃燒也更加緩慢，壽命相對更長，一般可以達到200億-700億年，這就給自己周圍的行星提供了更多孕育生命的機會。

宜居行星的標準

該團隊繪製了一張圖形，如上圖所示。圖中橫坐標是恆星-行星之間的距離，縱坐標為宿主恆星的質量。圖中的顏色代表著宿主恆星的溫度（見右側色標），圓點的大小代表著行星的質量（下方有比例尺）。根據潮溼溫室效應氣候和最大溫室效應極限兩個宜居的臨界點，他們繪製了兩條黑線，二者之間區域的地方就是生命的宜居帶。

虛線框區域加以放大，就是下面這張圖——

這一片區域，就是位於橙矮星周圍的宜居帶，也就是該團隊認為最有希望孕育生命的地方。在這個區域裡，科學家們已經發現了許多系外行星，其中只有24顆的半徑不足地球的2倍。根據目前的認知，質量超過地球2.5倍的行星基本上就可以確定是氣體行星，不可能孕育生命。考慮到其他觀測因素，再將其轉換到半徑上，大概不足地球1.1倍的系外行星才是真正適合生命存在的地方。

他們指出：「一顆質量差不多為地球1.5倍的行星，極有可能會通過內部放射性元素的衰變保持溫度，並且擁有更強的引力，使其在相當長的時間裡維持自己的大氣層。水是生命的關鍵因素，因此可以說多多益善，尤其是它需要以蒸汽、雲層和溼度等形式存在。」

（圖片說明：該團隊篩選出的可能宜居的行星）

值得注意的是，雖然地球的平均氣溫已經在溫室效應的作用下不斷提升，並且導致氣候越來越惡劣，但該團隊的科學家認為：如果我們在系外行星中尋找宜居的環境，或許比地球平均溫度（15℃）再高5℃或許更加合適。當然，這也有一個前提條件，那就是水的含量也要更多、形式更豐富。

他們並非是完全沒有根據地進行猜測，而是聯想到了地球的一些環境，比如熱帶雨林。和其他地區相比，熱帶雨林的平均溫度要更高，溼度也更大，同時它還有另外一個特點，那就是驚人的生物多樣性。因此，如果有些星球整體就和熱帶雨林的環境一樣，或許更有機會孕育出生命來。

超級宜居行星

最終，該團隊羅列出了他們認為可以使其稱之為超級宜居行星的所有因素：

• 圍繞著橙矮星公轉；
• 年齡在50億-80億年之間；
• 質量在地球的1.5倍以內，半徑不超過地球的1.1倍；
• 表面平均溫度比地球高5℃左右；
• 空氣足夠溼潤，氧氣含量在25%-30%之間，其餘部分以氮氣這種惰性氣體為主；
• 陸地和海洋交叉分布，有足夠的淺水區和群島環境；
• 擁有巨大的衛星，質量在宿主行星的1%-10%之間，距離為10-100倍行星半徑；
• 具有板塊構造和類似於地球的地質、地球化學循環過程，同時還要有適合強度的磁場抵禦宇宙輻射。

看得出來，這對於一顆行星來說要求還是非常高、非常全面的。在該團隊篩選出的24顆系外行星中，沒有一顆能夠完全符合所有的依據標準（這與我們的觀測能力也有一定關係），甚至我們的地球也不符合。但是，其中仍然有一顆行星脫穎而出，它符合了4項關鍵的指標，以至於如果單純看這些指標的話，它甚至比地球更加宜居。

超級宜居行星可能已經存在

研究人員指出：「我們必須要對那些最具備孕育複雜生命條件的行星加以關注，但也不要太過拘泥於只追求第二顆地球的陷阱中，因為宇宙中也可能存在比我們的星球更加宜居的地方。」

華盛頓州立大學和柏林工業大學的地球生物學家Dirk Schulze-Makuch教授也說：「確定超級宜居行星的標準有時候也不是那麼容易的，因為我們總認為自己就生活在最完美的星球上。我們擁有著大量複雜並且具有多樣性的生物，有一些甚至可以生存於極端環境下。擁有這樣適應性強的生物固然是個好事，但這不意味著我們的一切都是最完美的。」

近些年來，越來越多的科學家在考慮其他形式生命存在的可能性，它們或許可以生活在和地球環境完全不一樣的天體上。雖然這一次的研究沒有考慮這個問題，但它對這些系外行星環境的梳理仍然對未來的研究有所幫助。

他們甚至相信，在我們已經觀測到的4500多顆系外行星中，可能已經有超級宜居行星了。只不過，由於我們的觀測能力有限，還無法確認它的地位。比如說，尋找系外行星的衛星，對於科學家來說仍然極其困難。此外，也許有些行星有著非常完美的地質活動或者全球範圍內的化學循環過程，但我們並沒有什麼手段來證明。

研究意義

因此，本次研究的目標並不是直接找到超級宜居行星，而是告訴其他科學家該如何尋找這樣的目標。

Schulze-Makuch教授介紹說：「這24顆超級宜居行星的最佳候選者都位於100光年以外，而我們的工作則可以幫助未來的觀測工作鎖定目標，比如美國宇航局的詹姆斯·韋伯太空望遠鏡、LUVIOR（大型紫外線/光學/紅外勘測器）太空觀測站和歐空局的PLATO（PLAnetary Transits and Oscillations of stars）太空望遠鏡。隨著新一代望遠鏡的不斷問世，我們勢必會獲得更多的信息，所以預先選擇好目標非常重要。」

尋找地外生命是一個複雜的過程，它極大程度上受限於人類觀測能力的發展進程。隨著我們觀測能力不斷提升，我們將可以越來越確定系外行星的氣候狀況，並且對生命存在的可能性進行推測。我們不可能守株待兔，只是坐等這些設備的建設。在它們建成之前，科學家們也會思考如何更加有效地利用這些設備進行觀測，從而大幅提高它們的工作效率。

（圖片說明：恆星HR 858擁有3顆系外行星）

地外生命，也許離我們很遠，但它們正離我們越來越近。又或許它們真的不存在，人類真的是孤獨的。不論怎樣，這個問題的答案已經不遠了，相信人類終將看清自己在宇宙中到底是處於怎樣的地位。