宇宙生命有多普遍？24颗宜居行星被发现，它比地球更适合生存

到目前为止，地球仍然是人类所知唯一拥有生命的天体。尽管在太阳系中，也有很多天体被认为宜居，如木卫二、土卫六等，但是它们也都是“里拔大个”，勉强符合生命生存的条件。

矬子

不过，在整个宇宙中，行星的数量多如牛毛，其中也不乏和地球类似的天体。最近，由美国和德国的天文学家和地球生物学家组成的联合科学团队在银河系内发现了24颗宜居的系外行星。和太阳系中这些天体相比，它们的环境要好得多，甚至比地球更加宜居。

实际上，这24颗行星都是他们从目前已经发现的超过4500颗系外行星中筛选出来的。尽管此前已经有一些研究指出：这些系外行星中有一些可能比较适合生命存在的超级地球，但本次研究中，科学家们还是从另外一个角度来思考，提出了新的超级宜居行星判定标准。

地球也有弊端

尽管地球仍然是人类已知唯一存在生命的天体，但我们仍然注意到了它的一些不足之处。比如，宿主恒星的寿命，就是一个重要因素。我们知道，地球的第一个生命出现于大约40亿年前，是一个非常简单的单细胞生物。但是，在接下来三十多亿年的时间里，地球生物仍然没有什么长足进步。直到几亿年前，才有复杂的多细胞生物出现。也就是说，为了演化出复杂的生命体，地球用掉了大约40亿年的时间。

尽管有地球这个活生生的例子，但宇宙中的其他天体想要孕育出复杂生命，需要的时间也未必和地球相同。科学家认为，对于一颗行星来说，通常需要50亿-80亿年的时间，才能孕育出复杂的生命体来。

我们也知道，太阳的寿命才只有100亿年。而和太阳类似的G型主序星（黄矮星）中，有很多甚至寿命还要更短。这意味着，或许它们稳定存在的时间，根本不足以让自己原本宜居的行星孕育复杂生命。宇宙中也有寿命极长的恒星——M型主序星（红矮星），但是它们虽然有数万亿年的寿命，可温度和辐射之间不可调和的矛盾让很多科学家已经对它们彻底绝望。

相比之下，这些科学家把更多的希望寄托在了另一种恒星身上，那就是K型主序星，也就是橙矮星。橙矮星是介于黄矮星和红矮星之间的恒星，它们质量比太阳小、温度比太阳低，同时燃烧也更加缓慢，寿命相对更长，一般可以达到200亿-700亿年，这就给自己周围的行星提供了更多孕育生命的机会。

宜居行星的标准

该团队绘制了一张图形，如上图所示。图中横坐标是恒星-行星之间的距离，纵坐标为宿主恒星的质量。图中的颜色代表着宿主恒星的温度（见右侧色标），圆点的大小代表着行星的质量（下方有比例尺）。根据潮湿温室效应气候和最大温室效应极限两个宜居的临界点，他们绘制了两条黑线，二者之间区域的地方就是生命的宜居带。

虚线框区域加以放大，就是下面这张图——

这一片区域，就是位于橙矮星周围的宜居带，也就是该团队认为最有希望孕育生命的地方。在这个区域里，科学家们已经发现了许多系外行星，其中只有24颗的半径不足地球的2倍。根据目前的认知，质量超过地球2.5倍的行星基本上就可以确定是气体行星，不可能孕育生命。考虑到其他观测因素，再将其转换到半径上，大概不足地球1.1倍的系外行星才是真正适合生命存在的地方。

他们指出：“一颗质量差不多为地球1.5倍的行星，极有可能会通过内部放射性元素的衰变保持温度，并且拥有更强的引力，使其在相当长的时间里维持自己的大气层。水是生命的关键因素，因此可以说多多益善，尤其是它需要以蒸汽、云层和湿度等形式存在。”

（图片说明：该团队筛选出的可能宜居的行星）

值得注意的是，虽然地球的平均气温已经在温室效应的作用下不断提升，并且导致气候越来越恶劣，但该团队的科学家认为：如果我们在系外行星中寻找宜居的环境，或许比地球平均温度（15℃）再高5℃或许更加合适。当然，这也有一个前提条件，那就是水的含量也要更多、形式更丰富。

他们并非是完全没有根据地进行猜测，而是联想到了地球的一些环境，比如热带雨林。和其他地区相比，热带雨林的平均温度要更高，湿度也更大，同时它还有另外一个特点，那就是惊人的生物多样性。因此，如果有些星球整体就和热带雨林的环境一样，或许更有机会孕育出生命来。

超级宜居行星

最终，该团队罗列出了他们认为可以使其称之为超级宜居行星的所有因素：

• 围绕着橙矮星公转；
• 年龄在50亿-80亿年之间；
• 质量在地球的1.5倍以内，半径不超过地球的1.1倍；
• 表面平均温度比地球高5℃左右；
• 空气足够湿润，氧气含量在25%-30%之间，其余部分以氮气这种惰性气体为主；
• 陆地和海洋交叉分布，有足够的浅水区和群岛环境；
• 拥有巨大的卫星，质量在宿主行星的1%-10%之间，距离为10-100倍行星半径；
• 具有板块构造和类似于地球的地质、地球化学循环过程，同时还要有适合强度的磁场抵御宇宙辐射。

看得出来，这对于一颗行星来说要求还是非常高、非常全面的。在该团队筛选出的24颗系外行星中，没有一颗能够完全符合所有的依据标准（这与我们的观测能力也有一定关系），甚至我们的地球也不符合。但是，其中仍然有一颗行星脱颖而出，它符合了4项关键的指标，以至于如果单纯看这些指标的话，它甚至比地球更加宜居。

超级宜居行星可能已经存在

研究人员指出：“我们必须要对那些最具备孕育复杂生命条件的行星加以关注，但也不要太过拘泥于只追求第二颗地球的陷阱中，因为宇宙中也可能存在比我们的星球更加宜居的地方。”

华盛顿州立大学和柏林工业大学的地球生物学家Dirk Schulze-Makuch教授也说：“确定超级宜居行星的标准有时候也不是那么容易的，因为我们总认为自己就生活在最完美的星球上。我们拥有着大量复杂并且具有多样性的生物，有一些甚至可以生存于极端环境下。拥有这样适应性强的生物固然是个好事，但这不意味着我们的一切都是最完美的。”

近些年来，越来越多的科学家在考虑其他形式生命存在的可能性，它们或许可以生活在和地球环境完全不一样的天体上。虽然这一次的研究没有考虑这个问题，但它对这些系外行星环境的梳理仍然对未来的研究有所帮助。

他们甚至相信，在我们已经观测到的4500多颗系外行星中，可能已经有超级宜居行星了。只不过，由于我们的观测能力有限，还无法确认它的地位。比如说，寻找系外行星的卫星，对于科学家来说仍然极其困难。此外，也许有些行星有着非常完美的地质活动或者全球范围内的化学循环过程，但我们并没有什么手段来证明。

研究意义

因此，本次研究的目标并不是直接找到超级宜居行星，而是告诉其他科学家该如何寻找这样的目标。

Schulze-Makuch教授介绍说：“这24颗超级宜居行星的最佳候选者都位于100光年以外，而我们的工作则可以帮助未来的观测工作锁定目标，比如美国宇航局的詹姆斯·韦伯太空望远镜、LUVIOR（大型紫外线/光学/红外勘测器）太空观测站和欧空局的PLATO（PLAnetary Transits and Oscillations of stars）太空望远镜。随着新一代望远镜的不断问世，我们势必会获得更多的信息，所以预先选择好目标非常重要。”

寻找地外生命是一个复杂的过程，它极大程度上受限于人类观测能力的发展进程。随着我们观测能力不断提升，我们将可以越来越确定系外行星的气候状况，并且对生命存在的可能性进行推测。我们不可能守株待兔，只是坐等这些设备的建设。在它们建成之前，科学家们也会思考如何更加有效地利用这些设备进行观测，从而大幅提高它们的工作效率。

（图片说明：恒星HR 858拥有3颗系外行星）

地外生命，也许离我们很远，但它们正离我们越来越近。又或许它们真的不存在，人类真的是孤独的。不论怎样，这个问题的答案已经不远了，相信人类终将看清自己在宇宙中到底是处于怎样的地位。