科学家认为100%存在生命？超级地球格利泽581g，有何特别之处？

1975年，一个叫恩利克·费米的物理学家提出了一个问题，引发了整个天文学界的迷思。他提出的问题解释起来非常简单，宇宙之大浩瀚无边，在这数百亿年的发展中，应该会有其他高等智慧文明存在。但问题是，如果宇宙中真的有高等文明，那么为什么过了这么多年，宇宙中还是一片寂静，连地外文明一丝一毫的讯号都搜寻不到呢？这个有关外星文明的诘问，被我们称作费米悖论。

Tips：费米悖论是一个有关外星人、星际旅行的科学悖论，阐述的是对地外文明存在性的过高估计和缺少相关证据之间的矛盾，很多相关的问题得到重视，包括天文学、生物学、生态学和哲学。

至今为止，还未找到地外文明的我们，只能用这样的解释来回答费米悖论。也许，宇宙中的任何文明都没有办法突破星际旅行的技术瓶颈，所以只能被困在母星上生活，才显得宇宙如此冷清。但也有可能存在宇宙公约之类的东西，不允许高等文明干涉其他低等文明的生活。又或者，人类可能就是宇宙中唯一的智慧生命。虽然到了现在，我们依然没有办法回答费米提出的问题，但现在，我们或许可以排除掉一个错误答案！

Tips：宇宙Universe，在物理意义上被定义为所有的空间和时间（统称为时空）及其内涵，包括各种形式的所有能量。

人类在宇宙中并不孤独，因为我们发现了一颗和地球环境非常接近的类地行星。科学家认为它上面100%存在生命，这颗代号为格利泽581g的“超级地球”到底有什么特别之处呢？

最接近地球的行星？

2010年9月，美国加州大学圣克鲁斯分校的科研小组宣布了一个令人振奋的消息，在距离我们20光年外的一个星系里，存在一颗环境非常接近地球的类地行星格利泽581g。它是一颗围绕红矮星公转的岩石行星，拥有和地球相近的体型，并且公转轨道同样处于生命的宜居带之中，于是小组认为在它上面一定有液态水的存在。

Tips：格利泽581gGliese 581 g，是一颗系外行星，绕行位于天秤座的红矮星格利泽581，距离地球约20.5光年。

面对媒体，它的发现者之一的史蒂芬‧沃特说过这样的话，“我不是生物学家，也没在电视上演过这个角色，但从生命的轫性与习性上来看，我认为格利泽581g上存在生命的机会是100%的。”不过，它是否真的存在，却受到了一些科学家的质疑。

消息公布之后，格利泽581g立刻引起了其他学者的注意，据英国天文学家根据HARPS光谱仪的观测数据得出结论，认为红矮星Gliese 581应该只有5颗行星，公转轨道的周期时间分别为3、5、13、67和400天，而所谓的第六颗行星格利泽581g被认为公转周期为36天。我们知道，一颗行星距离恒星越近，公转周期越短，所以怎么可能存在比第五颗行星公转速度还快的行星呢？所以要么这颗行星并不存在，是观测误差产生的幻想，要么是对其他行星的公转周期判断有误。

Tips：红矮星red dwarf，是指表面温度低、颜色偏红的矮星，尤指主序星中比较“冷”的M型及K型恒星，这些恒星质量不超过太阳质量的一半，105个木星质量以上，表面温度为2,500至5,000K。

而同样支持这一看法还有来自美国的学者，他们通过高分辨率蝇眼探测器研究认为，Gliese 581拥有6颗行星的可能性只有0.0021%。到了2011年，来自加拿大的天文统计学家用贝叶斯分析方法，再一次印证了美国学者的说法。甚至到现在，第五颗行星格利泽581d也被认为可能不存在。所以到现在为止，这颗被宣传成最接近地球的行星，在学术上被认为几乎不可能存在。要知道，发现这颗行星的团队可是进行了长达10年的跟踪研究，怎么会出现意见完全不同的结论呢？

Tips：探测器detector，是观察 、记录粒子的装置 ，核物理和粒子物理实验研究中不可缺少的设备。

其实，对于系外行星的探测，现在的技术手段还非常原始。我们无法直接观测到太阳系外遥远的行星，只能通过该星系的恒星来判断它是否有行星，方法主要有两种，就是看这颗恒星会不会闪烁和摆动。如果有行星绕着恒星公转，那么当它处于这颗恒星和我们之间的时候，我们就能用仪器发现恒星的光变暗了。借此我们可以推算出这颗行星的公转轨道和周期。此外，由于恒星还在拉扯其他行星旋转，就像掷铅球的运动员重心在身体以外一样，所以它的自转轴会有微小的摆动。依靠这两个观测数据，我们就可以计算出这颗恒星和它的行星之间的各种数据了。

Tips：公转Orbital revolution，是指一物体以另一物体为中心，沿一定轨道所作的循环运动；所沿着的轨道可以为圆、椭圆、双曲线或抛物线。

不过这种观测允许的误差范围很小，一点点微小的干扰，就有可能得出大相径庭的结论。所以在这里，我们不妨先把争议放在一边，相信它真的存在。这颗被誉为第二地球的行星，环境和地球到底有多相似呢？

格利泽581g有多像地球？

为什么这颗行星如果真的存在就一定存在生命呢？首先，我们来看看它和地球都有哪些相似之处。据研究团队公布的数据，格利泽581g的半径大概是地球的1.2到1.4倍，所以体积比地球大一些，而且密度相当，质量是地球的3到4倍。这样的条件说明了两点。首先，大小和密度相差不多，说明它和地球一样，也是岩石态星球。所以可以想象出来，在它上面也有陆地、山峰和峡谷，至于到底有没有火山活动，现在还不得而知。而质量比地球大，说明格利泽581g的重力比地球大，所以应该有比地球更厚实的大气层，温室效应也比地球要强。

Tips：大气能使太阳短波辐射到达地面，但地表受热后向外放出的大量长波热辐射线却被大气吸收，这样就使地表与低层大气温度增高，因其作用类似于栽培农作物的温室，故名温室效应。

这对生命来说至关重要。浓密的大气层可以阻挡恒星发出的紫外线以及其他宇宙辐射，这样地表的蛋白质才不会被射线破坏。不过，它的大气中氧气含量是否与地球相当还不得而知，不过有没有氧气并不是生命的必备条件。因为世界上还有很多生物是厌氧类型的，比如在地球生命的早期阶段，大气中的含氧量就很低，最早形成的生命都是厌氧型。之后出现蓝藻，大气中的氧气含量才陡然升高，进入大氧化时代，因而出现了更加复杂的生命体。所以，不管大气中氧气含量是多少，格利泽581g都有孕育生命的资格。

Tips：蓝藻又名蓝绿藻，是一类进化历史悠久、革兰氏染色阴性、无鞭毛、含叶绿素a，但不含叶绿体，区别于真核生物的藻类、能进行产氧性光合作用的大型单细胞原核生物。

不过，介于它围绕的恒星来看，格利泽581g的年纪要比地球大上许多，因为它已经度过了恒星的壮年期，衰败成了发光比较暗淡的红矮星。所以，我们并不确定这颗恒星是否还有炽热的内核。这一点非常重要，首先，如果它的内核已经冷却，那么就不会再有火上运动，星球内部的元素再也不可能返回地面，为地表提供更样的无机物。此外，内核冷却就意味着它不再拥有磁场，这会让它难以抵御太阳风的侵袭，恒星发射的额高能离子如果没有磁场的屏蔽作用，就会侵入大气之中，大量电离氧气，让它无法孕育更加复杂的生命。也就是说，这颗星球100%有生命存在，至于是高级生命体还是简单的细菌，就不得而知了。

Tips：磁场具有波粒的辐射特性。磁体周围存在磁场，磁体间的相互作用就是以磁场作为媒介的，所以两磁体不用在物理层面接触就能发生作用。

不过，格利泽581g也有和地球差距比较大的地方。比如说它和自己的太阳之间的距离要比地球小上许多。我们和太阳之间相距1.5亿千米，而它和恒星之间只有900多万公里。如果说把格利泽581g放在太阳系中，它很快就会被太阳释放的热量炙烤成上千度的火球，但好在，它围绕的恒星要比我们的太阳温柔太多。这颗红矮星已经度过了强盛的壮年期，根据推算，它刚好位于生命宜居带的远端。另外，距离自己的恒星太近也有一个特点，就是它会被恒星潮汐锁定。

Tips：星系潮汐是受到星系，像是银河系，的引力场支配的潮汐力。与星系潮汐有特定关系的领域包括星系碰撞、矮星系或卫星星系的瓦解；受到银河系潮汐影响的有太阳系的欧特云。

所谓潮汐锁定，指的是这颗行星的自转周期和公转周期一样，月球和地球之间就是潮汐锁定的关系，所以月亮只有一面永远对着地球。可想而知，这颗行星永远面对恒星的一面，温度应该会非常热。根据研究团队的估算，格利泽581g地表的平均温度应该在零下12摄氏度到零下31摄氏度之间。那么这么说，这颗行星其实是一颗冰球了吗？也不尽然，这颗行星只是昼夜温差比较大而已。据估计，在面对太阳的那一面，温度最高可能达到了50摄氏度，而背对太阳的那一面，温度最低可能到了零下上百度。而在它的昼夜交接的晨昏线附近，温度可能在20多度之间，这里不仅会有液态水存在，还有可能存在大量生命。

Tips：昼夜温差是由白天温度的最高值和夜间温度的最低值之差决定的。在实际测量中，白天最高温常在午后的14点左右，夜间最低温常在日出前。

据此我们可以大胆猜测，如果我们可以近距离观察格利泽581g，会发现在它白昼面的腹地，是一片巨大的沙漠，而在周边，则是湖泊和绿色植被。当然，这种猜测或许是对生命的蔑视，在沙漠和黑暗的冰原之上，也有可能存在其他顽强的生命。有同样命运的还有木卫二，科学家猜测这颗巨大的冰球之下，应该存在液态海洋，在这之中也有可能有未知的生命存在。生命的形式各种各样，哪怕没有阳光和氧气，生命也可以依靠海底火山形成丰富的生态圈。至于这些星球是不是真的存在生命，也只有等我们有条件造访的时候，才能真的知道了。

Tips：海底火山，是大洋底部形成的火山。海底火山的分布相当广泛，海底火山喷发的熔岩表层在海底就被海水急速冷却，有如挤牙膏状，但内部仍是高热状态。

相信大家看到这里会有一个疑问，既然格利泽581g被认为大概率不存在，那么探讨它是否存在生命，还有什么意义呢？

格利泽581g对人类意味着什么？

这颗行星的发现对我们来说是一个希望的火把。在搜寻系外类地行星的过程中，科学家其实是在少量观测之后，便发现了格利泽581g的存在。因此我们可以认为，宇宙中存在这样行星的比例，应该比我们以前预计的要多得多。在发现格利泽581g后，理论上发现适居行星的概率，从一开始以为的0.1%上升到了10%到20%，如此算来，仅仅银河系中就可能存在数十亿颗类地行星。

Tips：银河系，是太阳系所在的棒旋星系，呈椭圆盘形，具有巨大的盘面结构，最新研究表明银河系拥有四条清晰明确且相当对称的旋臂，旋臂相距4500光年。

所以，我们其实并不孤独。经过多年的观测，我们已知的类地行星就有5个。首先是火星，不仅大小和构成和地球相似，现在也被证明上面曾经有古代河床的痕迹，说不定我们还能在上面找到生物的残骸，甚至是活着的生命。最重要的是，它距离我们很近，如果能改变它的大气构成，我们还能把它变成适宜人类居住的第二家园。

Tips：大气层atmosphere，是因重力关系而围绕着地球的一层混合气体，是地球最外部的气体圈层，包围着海洋和陆地，大气层的厚度大约在1000千米以上，但没有明显的界限。

此外，还有开普勒-186F，它和地球有相似的地轴，所以也拥有稳定的季节变化。不过它受到的阳光辐射可能只有地球的三分之一，所以哪怕是白天也比较昏暗，但这也不妨碍生命的诞生。他也是继格利泽581g之后，最有可能存在生命的行星。至于开普勒-62F和开普勒-22B，则被认为有海洋存在，也许会成为人类以后移居的最佳目标。

Tips：辐射Radiation，指的是由场源发出的电磁能量中一部分脱离场源向远处传播，而后不再返回场源的现象，能量以电磁波或粒子的形式向外扩散。

几个世纪以来，随着天文学的发展，我们已经对头顶的星空有了更全面的认识。从一开始认为自己是万物主宰，到之后明白自己不过是沧海一粟的渺小存在，到现在意识到生命可能广泛存在于宇宙之中，我们对地外生命的搜索越来越有信心。也许在不久的将来，我们就能给费米悖论提交一份让所有人都满意的答卷。也许，我们苦苦寻觅的地外文明，其实就在我们身边。