最近的外星生物，离我们只有 20 个秒差距

这是故事的“另一部分”。

ESO / M. Kornmesser

美国加州大学圣·克鲁兹分校天文学和天体物理学教授Piero Madau近日在他提交到arXiv的一篇论文中说，假如我们认定地球在宇宙中是一颗普通的行星，太阳系也是一个普通的行星系，那么以地球为中心，326光年为半径的宇宙中，存在着大约1.1万个位于宜居带的类地行星。而最近的拥有生命的系外行星距离我们只有 20 个秒差距。

这一推论是基于所谓“哥白尼原理”获得的。“哥白尼原理”又称“平庸原理”，指的是无论人类还是地球，在宇宙中的地位都是平庸的。我们观察宇宙时，并不拥有任何先天的优势。

作者认为，在计算外星文明数量的“狄拉克方程”中，时间并没有被明确强调，而时间对生命在宇宙中的出现实际上是个关键性因素。

对于银河系而言，地球是个后来者。它伴随着太阳一同形成于大约45亿年前。而生命是在大约40亿年前，在地球形成后的首个5亿年间出现的。生命出现5亿年后，光合作用出现，地球大气被逐渐改变，最终使得大量复杂的生命形态涌现。这些步骤都与时间相关。

因此，“狄拉克方程”只是“故事的一部分”。作者创建了一个将时间包括在内的数学框架，用来估算一个“温和的类地行星”何时会在银河系的一隅形成，并且在其表面演化出生命。具体而言，这个框架中包括了星系的形成、星际介质中重元素比例的上升、行星的形成，以及水和有机分子在行星间的分布等诸多要素。

这一数学框架描述的不是单一行星系统的诞生和演化，而是太阳附近 100 秒差距范围内“温和类地行星”族群随时间推进而发生的变化。

根据该框架进行的分析结果显示，太阳附近 100 秒差距范围内可能存在着至少1.1 万个位于宜居带的类地行星。这些行星的出现在时间上不是连续的。第一批出现在距今 100 亿至 110 亿年前，第二批出现在大约 50 亿年前。太阳系就是在那个时期形成的。

有意思的是，推算结果显示太阳附近 100 秒差距范围内的大多数“温和类地行星”年龄都要比地球老。这进一步证明地球及太阳系是“温和类地行星”家族中的后来者。

同样有意思的是，这一方法在寻找地外生命方面给予我们的启示。

根据对生命在地球上出现时间的一般认识，以及生命在其他行星表面大量繁衍所需时间的保守估计，使用该框架可以估算出最近的拥有生命的系外行星距离地球有多远。

假设有 1% 的“温和类地行星”以和地球一样的效率演化出了生命，那么根据这个框架，最近的有生命的系外行星距离地球在 20 秒差距——相当于 65 光年以内。

研究者也表示，该研究在很大程度上是统计学研究，无法保证太阳系附近的温和类地行星就一定有生命。最主要的原因是，我们对生命起源，乃至生命本身的认识都还是肤浅的。虽然我们已经知道生命的起源需要某些的条件，但是没有人知道拥有这些条件的环境是否就一定能够演化出生命。

不过该框架可以帮助天文学家估算，某颗特定恒星周围的行星，是否可以成为寻找大气生物印记时有希望的候选者。

参考
Beyond the Drake Equation: A Time-Dependent Inventory of Habitable Planets and Life-Bearing Worlds in the Solar Neighborhood
https://arxiv.org/abs/2309.11927