大学・问｜哪些星球适宜人类居住？

根据《国家空间科学中长期发展规划》（2024-2050），我国正式宣布探索太阳系天体和系外行星的宜居性，开展地外生命探寻。什么样的星球适合人类生存？地外生命探寻有哪些方法和难点？南京大学天文与空间科学学院周礼勇教授这样解读。

如何判断一颗星球是否宜居？

周礼勇教授表示，宜居是指适合生命存在的条件。液态水的存在，是判断星球是否宜居的关键。星球距离其母恒星的距离至关重要。若星球距离恒星过近，水分会以气态形式存在；而若距离过远，水分则会冻结成冰。因此，星球必须位于“适居带”内，这一带的温度适合液态水的存在，为生命提供了生存的基础。

星球的轨道稳定性也是一个重要因素。星球的轨道最好是近圆形，而不是高偏心率的椭圆。偏心率高的星球在轨道上运动时，会经历极端的温度变化。近日点时，温度过高；远日点时，温度过低，这对生命的存在非常不利。星球的轨道还应该相对平稳，以确保适宜的气候条件能够长时间存在，给生命以充分的发生和演化的时间。

宜居星球的大小也不容忽视。周礼勇教授说：“一颗宜居行星，我们大概会希望它的大小尺寸跟地球差不多。”这样的星球引力较为适中，能够维持生命所需的条件；若星球体积过大，如木星那样，引力可能过强，大气太厚、压强太大，生命存在的可能性较低。

除了行星，一些卫星也有可能成为宜居环境。以太阳系中的木星和土星为例，它们的一些卫星可能存在液态水，甚至在冰层下可能隐藏着生命的希望。例如土卫六，它拥有稠密的大气层和液态甲烷湖泊，极端低温但具备复杂有机化学环境。因此，冰卫星也被认为是寻找宜居环境的重要候选。

定位探测目标会考虑哪些方面？

周礼勇教授表示，在实际探测过程中，探测目标的设定首先要考虑可及性问题。以火星、冰卫星、冰巨星为例，这些天体离我们并不遥远。火星与地球的最远距离则超过4亿公里，而最近距离约为5500万公里，都在人类可探索的范围之内。

此外，星球环境是否具备生命存在的条件对于探测也至关重要。比如火星与地球环境相像，其温度、大气等条件可能曾经适合生命的孕育，而对于冰卫星或冰巨星而言，其表面覆盖着厚厚的冰层，冰层之下是液态海洋。周礼勇教授表示，“大行星的一些卫星，虽然表面温度较低，但它们可能存在潜在的‘冰下液态海洋’，这能够给生命的存在提供适宜的环境。”

宜居行星探测的方法和难点是什么？

周礼勇教授介绍道，宜居行星的大气里可能会有生命的信号。“举个例子，我们现在看到大气里面有甲烷，很多人认为与氧气同时存在的甲烷是由生命活动产生的，还有二氧化碳等一些指标性的气体。”目前，对太阳系外宜居行星的探测方法是间接手段，主要探测行星大气的组成成分。

因为太阳系外行星距离地球太远，信号又太弱，所以对系外行星大气的探测实际上非常困难。主要的问题是，恒星的信号太强，会淹没所有有关行星大气或者行星的信号。探测类地行星大气有一个手段，即通过凌星的时刻——所谓凌星，就是行星从恒星前面经过——观察恒星的光有何变化。

“可以想象一下，一个带着大气的行星从恒星前面经过，恒星有一部分光从行星的大气穿透过来，到达我们的探测器。我们要在这个探测器里面检测到行星大气吸收的那一部分，它其实是非常微弱的信号。”观测者需要把这个信号挑出来，这就对探测技术有非常高的要求。

研究“彗星起源与演化”对探寻地外生命有何帮助？

彗星是太阳系中的一种小型天体，由冰、尘埃和小岩石颗粒组成彗核。当彗星离太阳越来越近，彗核中的冰物质升华形成云状结构，称为彗发。太阳风和太阳辐射压力将部分彗发物质推离彗核附近，形成明亮的彗尾。

周礼勇教授表示，像彗星这样的天体，最初形成时是在比较靠近太阳的地方，最后没有长成更大的天体或者合并到大的行星上去，反而被大行星通过引力散射抛到太阳系的外围；所以彗星一般比较古老，是太阳系早期形成时遗留下来的原始物质。

地球形成的区域整体都在“雪线”以内，因此一开始形成时就带有有机物的可能性不大。“曾经有一段时间我们认为，地球上的水都来自彗星。后来我们还发现，彗星上存在有机物，比如说某一些简单的氨基酸。”

周礼勇教授总结，地球上最初的或者最原始的生命，也可能是从彗星上起源的。科学家通过观测和分析彗星的成分和结构，可以获取生命起源的重要线索，对探寻地外生命起到重要作用。

作者：

南京大学新闻传播学院 徐睿涵 常校萌 黄倩

指导老师：

南京大学新闻传播学院副教授 庄永志

现代快报/现代+记者 朱俊骏 于露

图片来源：南京大学