「盘点类地行星」真的有生命存在吗？会是人类的第二家园吗？

2020年4月份，NASA说发现了一颗和地球几乎一模一样的星球，叫做“开普勒-1649c”。这颗星球距离地球300光年，它是被开普勒空间望远镜发现的，所以以“开普勒”命名。现在最厉害的一个空间望远镜“詹姆斯韦伯望远镜”专门用来观测宇宙边界的，而这个“开普勒空间望远镜”是专门用来寻找地外文明的。

开普勒是17世纪的德国天文学家，和伽利略是一个时期的人。开普勒最有名的是“开普勒定律”，这个定律讲的什么并不重要，重要的是牛顿受到《开普勒定律》的启发，才有了《万有引力定律》。开普勒空间望远镜是2009年发射升空的。工作了9年之后，在2018年退役了，替代它的望远镜也已经发射上去了，叫“凌日系外行星巡天卫星”，虽然叫卫星，其实是个望远镜。开普勒空间望远镜和哈勃望远镜是一样的，是可见光望远镜，所以看不了太远，只能看到发光的恒星。它主要是用来寻找银河系内部的类地行星。

按理来说，可见光望远镜不太适合用来寻找行星，但是它用一个特殊的方法来寻找行星，叫“凌日法”。恒星会发光，它就一直看着恒星，当恒星前面有一个行星经过的时候就挡住了一部分光芒，就知道有行星了。虽然变化的量非常的小，但是它能捕捉到。而且可以通过光线变化多少和时长等来推算出这个行星的质量、直径、公转轨道周期、公转半径等。当然恒星的光线变化也有可能由其他因素引发，所以并不是恒星光线一变，就说明它前面一定有行星经过，而且有时候会有多个行星同时通过，这个光线的变化就会很复杂。所以“凌日法”要通过大量的观测和大量的计算来进行排查，这个计算和排查的工作有一部分是由开普勒望远镜自己承担。“开普勒-1649c”就是在第一次排查中被排除掉的。后来开普勒卫星退役之后，天文学得到了它上面所有的数据，然后进行人工排查，就发现了这颗类地行星。

开普勒望远镜工作的时候会同时观测10万颗以上的恒星，把它们的光亮全部记录下来。在这个望远镜整个职业生涯中，总共也就发现了2400颗行星，其中可能有生命的类地行星也不过20颗，本文介绍几个特别像地球的。

开普勒-1649c

2020年发现它的时候，NASA说它是目前为止最像地球的一个，大小是地球的1.06倍，几乎一模一样。它从它的太阳接受的光量大概是地球接受太阳光量的75%，也就是说它整个白天都像黄昏一样。整个星球的平均温度是-39℃，其实并不冷，因为这个平均温度是根据光照量单纯计算出来的，没有考虑大气、反射、温室效应等。同样按照这个方法计算的话，地球的平均温度是-18℃。而因为有大气层存在，地球的实测平均温度是15℃左右。算出来的值和实际温度相差33℃，而这个星球上如果有大气加上33℃的话，那就靠近0℃左右，非常适宜生存。从整个宇宙来看，这种温度差属于基本上和地球没有差异，其他星球的都是上下几百上千度。如果它的温度在这个水平的话，就说明它上面很有可能有液态水。

水在宇宙里并不罕见，但是液态的水并没有发现，要么是气态，要么是固态的。从这个角度来说，1649c的温度就属于特别难得了。它所在的位置也在它的恒星适居带上。从严格意义上，整个太阳系里在适居带上的星球只有两个：地球和月球，火星并不在适居带上，所以它的环境有可能比火星要好。前提是它上面真的有大气，如果没有大气，有可能就跟月球似的。即使在适居带上，有可能白天两百多度，晚上零下两百多度，平均后-39℃，那就没有意义了。

目前还知道一个情况是它的公转的轨道内部还有一个岩石星球，跟它差不多大（也跟地球差不多，地球内侧有个金星）。内侧的岩石星球对它的轨道稳定起到非常大的作用，轨道越稳定，上面就越有可能有生命。不过，关于“开普勒-1649c”现在大部分情况还是不清楚的，有待进一步的观察。

开普勒-438b

除了“开普勒-1649c”之外，NASA也发现了其他的一些类地行星。它是2015年1月6日被发现的，距离地球470光年，它的地球相似指数达到0.88。地球相似指数是用来衡量一个星和地球有多相似的指数，主要是用半径、密度、逃逸速度、表明温度，再配权重计算得来的。这个指数会落在0-1之间，越靠近1越像地球。

那么目前发现宇宙中的这些行星和地球像不像呢？图中，越靠近中心越像，你会发现像的特别少，中间圈层是90%，几乎没有其他行星。所以，0.88是目前类地行星中最高的。被称作地球双胞胎的金星也只有0.78。开普勒-438b也是个岩石星球，比地球大12%。它围绕着一颗红矮星近距离旋转，距离大概是水星距太阳的一半，但是由于这个红矮星特别微弱，发射光并不强烈，所以它表面温度并不高，它也在这颗红矮星的适居带上。经过计算，它的表面平均温度是3℃左右，极有可能有液态水。在2015年刚发现这颗行星的时候，NASA认为它是当时最适宜生命生存的一颗行星。

目前寻找适宜生命生存的行星有几个条件，其中最重要的是液态水，而且水不能少，最好是像海洋那么大。但是很遗憾的是这颗行星被发现的10个月之后（2015年的11月份），经过研究小组研究后得出，这颗行星上面可能不会有生命。因为它的太阳每100天左右就会爆炸一次，发出强烈的太阳风，它距恒星又特别近，上面的水、大气也会被吹没的。没有大气的话，上面所有的生命都会暴露在紫外线下，就死定了。

其实还有一种可能性能够让它上面还是适合居住的，就是它有非常强的磁场。如果有磁场的话，太阳风就吹不进来。上面仍然有可能有生命的存在。

比邻星B

这是距我们最近的一颗类地行星，距离只有4.2光年。如果以后实现了光速飞行的话，4.2年就到了。2016年8月份欧洲南方天文台宣布说，在比邻星周围发现了一颗类地行星，命名为“比邻星B”（后面的b/c/d等字母的意思是它是第几颗星币，b是第一颗，然后往后排）。比邻星B比地球大30%，地球相似指数达到0.87，它也在比邻星的适居带上。

比邻星是一个只有太阳十分之一大小的红矮星，光线非常微弱，所以即使它离我们非常近，从地球上用肉眼、普通望远镜是看不到的。由于它离比邻星非常的近，所以它的公转周期也非常短，只有不到12天。也因为它离恒星特别近，所以它很有可能已经被潮汐锁定了，它有一面可能永远对着恒星（就像月球一样）。这样的话就不太利于生命的生存，但是也有机会，它一面亮一面暗，在明暗交界的地方有可能特别适宜生命生存。

开普勒-452b

它就是开普勒452这颗恒星的第一个行星。这是NASA在2015年发现的，距地球1400光年，和地球相似指数达到了0.84。它的半径是地球的1.6倍，地表重力是地球2倍。它的太阳比我们的太阳也稍微大一点点，公转轨道略大于地球，一年385天。推测它的地表平均温度是-12℃，如果上面有大气的话，温度应该是20℃左右。由于它的环境太适合生存，所以自从发现这颗星，SETI计划就盯上它了（专门探索地外文明的计划），就一直用艾伦望远镜阵来观测这颗星，试图从它上面接收到非自然的无线电信号。

此外，刚刚发射升空的詹姆斯韦伯望远镜也有计划对它进行更加准确的观测。但是这颗星距我们1400光年，也就是说它上面就算有无线电信号，我们接收到它也需要1400年，回消息也需要1400年，所以基本上不能沟通。目前最快的飞行器“航海家号”17km/s，以这个速度从地球飞到它上面需要2500万年，所以上到这颗星上是没有可能的。

开普勒-62e和开普勒-62f

这是在同一个星系里的两颗行星，距地球1200光年。62e的半径大概是地球的1.6倍，62f是地球的1.4倍，都是岩石星球。

目前发现开普勒62星系中，总共有5颗行星，里面有4颗都和地球差不多，其中e和f在适居带上。推测62e的表面平均温度是-3℃，62f是-65℃。根据模型推测，这两颗星球上很有可能有大面积的海洋，甚至62f有可能被整个海洋覆盖，所以如果有生命的话，应该都是水系生命。而且通过探测，基本确定62e上面是有比较厚的云层，所以它的表面温度会非常适合生命诞生。62e的地球相似指数达到0.83，62f是0.69（虽然不高，但是这已经比火星高了，火星是0.66）。

62e和62f都比地球大一点点，但又没有大太多。这种在天文学上叫“超级地球”，超级地球感觉更可能有生命，因为它质量大，就有可能拉住大气，但是又不能太大。如果太大了，所有东西都会被引力吸在地上动不了，而且引力会拉住周围的陨石碎片在周围旋转，就看不见外面（就像木星一样，全是浑浊的大气）。相反，如果星球小了也不行。

TRAPPIST-1e

这颗不是开普勒发现的，是TRAPPIST发现的。距地球20光年，相似度0.86。它是地面的智利拉西拉天文台上“凌行星及原行星小望远镜”发现的，这个望远镜首字母拼在一起就是TRAPPIST。TRAPPIST-1e所在的TRAPPIST-1星系有一个特点是它有七颗行星，七颗都跟地球差不多大。

由于它们的太阳特别小，所以这七颗行星都离它们的太阳特别近，最远的一颗也只有水星距太阳的三分之一。由于它们的太阳很弱，所以即使距离这么近，这几颗星也不是很热。其中def三颗星在适居带，特别是e，它上面如果有大气的话，地表平均温度在15℃左右。不过它有一个大问题是它绕恒星的旋转速度太快了，一年只有6天，所以它也有可能被潮汐锁定。一旦它被潮汐锁定的话，也只有一条缝可以居住。寻找这种适居星球第一要素是水，第二要素是它的公转轨道大小，最好像地球这样的远近。公转轨道也一定要是圆的，如果是太过于椭圆，它就会忽远忽近，一会儿冷一会儿热。

KOI-4878.01

目前发现和地球相似指数最高的一颗星，但是这个没有确定，它和地球相似指数是0.98（完全是地球的克隆）。

上图只是想象图，还没确定。要确定是这个样子，那就是地球的平行宇宙了。这颗星也是开普勒望远镜发现的，它的名字不是开普勒开头的，因为它还没确定，确定之后就会更名为“开普勒4878b”。它和地球有多像？首先它的太阳跟我们的太阳几乎一样，亮度也差不多，大小也差不多；其次，它的半径和地球的半径几乎一样，是地球的1.04倍。它距太阳和我们距太阳的也几乎一样远，它距我们有1075光年。所以，它从它的太阳上接收到的光量和地球几乎也是一样的。它的地表平均温度是-15℃（地球是-18℃）。结合所有的数据一算，相似度就达到惊人的0.98。

这些类地行星都是从行星本身出发，看它有多么像地球，但其实星球本身是否是适居，还有很多外部的条件需要考虑。比如，太阳的寿命，环境再好，如果太阳寿命太短，没几天就爆炸，那上面也不会诞生生命，必须是能够稳定存在几十亿年，甚至几百亿年。还有就是要有一个合适的卫星，就像月亮一样。月亮对地球生命的诞生起到至关重要的作用，因为月亮的引力拉住了地球，让地球的自转速度变慢。如果自转速度太快的话，上面就会有暴风，不适宜生命的诞生。而且由于月球潮汐力作用，让地球内部的铁水流动起来，于是才有了地磁，让大气免于被太阳风吹散。要想星球有生命，必须有一个热的内核。它本身必须是活的，像月亮、火星已经冷却的星球上面就不可能有生命了。

所以考虑到这些外部条件，这些类地行星不管它有多么像地球，它也只是像而已，想要成为第二个地球还是很难的。

开普勒望远镜探索计划开始之前，天文学家普遍比较乐观。认为想找一个类似的行星应该不难，毕竟银河系里就有2000亿颗恒星，每一个恒星周围都可能有几个行星，也就是说银河系里就有可能有上兆颗行星。从这上兆颗行星找一颗和地球差不多的，很难吗？经过了9年，天文学家普遍认为几乎没有可能，所以地球很有可能就是宇宙里独一无二的存在，我们也有可能是这个宇宙中独一无二的存在。