“生活中，我們經常會談論兩個雙胞胎上的是不是很像。”——羅伯特·布魯特

一直以來，我們希望在宇宙找到地球的孿生兄弟，或是為了人類未來能走出地球，并殖民外星球，這個目标有點遠，切有點不合實際；其實我們更主要的目的是為了搞清楚地球，甚至是我們人類在宇宙中的位置，并找到宇宙生命起源的方式，甚至是外星文明。為了實現以上的目的，我們在2009年發射了開普勒太空望遠鏡，旨在尋找地外行星，2018年開普勒退役，TESS望遠鏡接棒開普勒的任務。

但我們在開普勒的工作中，得到了一個重大的啟發：那就是想要尋找适合生命生存的地外行星，并不一定要局限于在類日恒星周圍尋找，而那些看似矮小、昏暗的紅矮星周圍，更有可能存在着生命的聖杯。

開普勒在運行的8年間，為我們揭示大量的所謂的類地行星，其中2015年發現的開普勒-452b，被許多人吹捧為“迄今為止最像地球的行星”，甚至稱其為“地球2.0”或“地球的表哥”。因為其在很多方面于地球類似：

• 它圍繞着一顆溫度、質量和大小與太陽非常相似的恒星運行：一顆G2恒星，亮度幾乎和太陽相同，整體壽命也差不多。

• 它與地球圍繞太陽公轉的周期幾乎相同，距離也幾乎相同：周期為385天，地球是365天。

還有一些細微的區别：

• 它所圍繞的恒星比比太陽年長15億年，因此它目前的亮度比太陽高20%，溫度高10%。

• 它本身比地球略大一些，半徑大約比地球大60%。

最後一點其實看起來也沒什麼，大60%其實也不算很大，看看我們自己的太陽系就知道了。

地球和金星之間的差距很小，不到10%。但地球和天王星/海王星之間的差異很大，這些太陽系中的小型氣體世界半徑是地球的四倍！

因此，這個比地球大60%的星球其實還算和地球差不多大小。但這個星球的大小仍然處在最大的類地岩石行星和最小的類地氣體行星之間。

開普勒望遠鏡用其一生的努力告訴我們，僅僅在銀河系的圓盤上就至少有170億顆類似地球大小的行星。但是，要把這些星球當作地球真正的孿生兄弟，光有地球那麼大是遠遠不夠的！因為我們的最終目标是，找到另一個擁有某種高級生命的行星。

這就是為什麼我們在尋找地球的“孿生兄弟”，我們其實是想找到一個和地球一樣有生物的世界，而不是找到一顆與地球類似的行星。因為自從人類第一次真正認識到自己是誰的那一刻起，我們内心一直都在尋找一個答案，我們真的是孤獨的嗎？

所以我們必須在宇宙中找到類似于地球上的化學生命，哪怕是我們找到了和5億年前地球上相似的原始生命，這也能說明在宇宙中生命十分普遍，我們人類并不特殊。

但是，在類太陽恒星周圍尋找可以存在生命的行星，其實并不是我們最佳的選擇，你可能會想：和我們太陽一樣，不是更好嗎？其實不是的，像太陽這樣的恒星存在一些弊端，并不是很好的目标。

因為我們的太陽是一顆有46億年曆史的g級恒星。當你看到上圖時，你可能會認為我們的太陽就是一顆很“普通”的恒星，但事實是太陽比宇宙中95%的恒星都要大！m級矮星才是宇宙中最常見的恒星類型，宇宙中每四顆恒星中就有三顆是m級恒星。此外，地球上的海洋将在十億年後沸騰，但是m級恒星可以在穩定的溫度下燃燒長達幾萬億年的時間！所以，太陽這樣的恒星并不是生命存在最理想的恒星。

開普勒在m級恒星周圍發現了大量類似地球的行星，這些行星的表面适合液态水的存在，質量和大小合适，比其他任何行星都更“像地球”。而類日恒星周圍的岩石行星，和我們太陽系的岩石行星有很大的區别，它們通常都比較大，更像一個小型氣體世界。

而m級恒星本身較小，所以它們周圍的岩石世界通常也比較小，看起來更像地球。

雖然m級恒星溫度比較低，類地行星就需要更靠近恒星才能獲得足夠的溫度，這樣就有可能造成行星在漫長的周期内被潮汐鎖定，但m級恒星也為類地行星提供了更穩定的環境，更少的紫外線輻射，更多的保護，使其免受星際空間的随機暴力撞擊。

如果我們非要在類日恒星周圍找地球的孿生兄弟，或者是一顆類似于地球的行星圍繞着一顆類太陽恒星運行的系統。

首先，我們需要一顆像太陽一樣的恒星。這意味着恒星的溫度和光譜等級相同，年齡也大緻相同。

因為生命的發展和進化需要一個特别漫長的過程，這意味着我們需要找到一個至少有數十億年曆史的恒星系統。但這個恒星系統也不能太過古老，因為随着恒星年齡的增長，核心中融合氫和氦的區域就會增長，能量輸出以及亮度、溫度也會增加。最終會導緻，那些曾經适合居住的行星因為溫度過高，而導緻生命滅絕。

假設一顆類太陽恒星周圍能存在生命的窗口期為10到20億年，也就是恒星生命的10%。在我們的星系中大約有 4000億顆恒星，其中大約7.6%是g級恒星，或者說和太陽屬于同一類型。雖然太陽被更準确地歸類為G2V星，但這仍然意味着有大約10%的g級恒星與我們的太陽屬于同一類型。有大約3億顆候選恒星。

但我們還需要這些恒星的成分與太陽相似。

上圖為太陽光譜。換句話說，我們在上圖中看到線條代表了元素周期表中所有不同的原子以及它們的比例。元素周期表中的元素在太陽中大量存在，而且比例非常特殊。

除了氫和氦之外的所有元素，天文學家都稱其為金屬。如果我們想要得到一顆類似地球的世界，就要一顆具有太陽般金屬豐度的恒星。

與我們的太陽形成于同一時期的恒星中，其中很多（大約15%）的金屬豐度與我們的太陽相同，下圖綠色部分所示。

這意味着，在銀河系中，大約有1100萬顆恒星與我們的主恒星是完全一樣的，擁有同樣豐富的重元素，它們所擁有的行星可能會像地球一樣擁有複雜的生命。

那麼，在這1100萬個太陽的“孿生兄弟”中，有多少顆恒星在其宜居帶有地球的“孿生兄弟”呢？

在這些恒星系統中，需要形成一顆大小合适、元素豐度合适、水量合适、位置合适的岩石行星，才能被認為是地球的孿生兄弟。

你可能會想，如果中心恒星和我們太陽有一樣的元素豐度，那麼它所形成的行星應該和我們的太陽系有同樣的密度/半徑關系。

問題就在這裡。在太陽系内部，确實沒有比地球更大的行星。但我們所說的最像地球的開普勒-452b半徑是地球的160%，但質量是地球的5倍。

那它是岩石星球嗎？它肯定是有岩石地表，但它還是和地球有些區别，它的外層可能有氫氦氣體包層。

當一顆行星的半徑比地球大20%以上時，即使在太陽系内部，也很有可能在引力的作用下保持着宇宙中最輕的氣體層（氫氣和氦氣）。我們從開普勒的發現中了解到了一件事情，氣态巨行星和超級地球在其他類日恒星周圍的恒星系統内部很常見，我們太陽系算是一個異類。

但這并不意味着Kepler-452b其表面沒有液态水或生命。

可是Kepler-452b的情況可能更類似于海王星這樣的星球，而不是類似地球。雖然它隻比我們地球大60%，但它的質量卻是地球的五倍，這意味着它有足夠的引力來抓住一個氫氦層。雖然還有很多不确定的地方，但它根本不像是地球的孿生兄弟。

實際上，當我們進行了所有的估算，在銀河系中可能有四萬到十萬個類地行星在合适的軌道上圍繞着類日恒星運行。它們圍繞着一顆類似于太陽的恒星，有着類似地球的軌道運行，但這些行星并不像地球，準确的說它們就是超級地球或迷你海王星。

總之，如果我們尋找地外行星的真正目的是要找到能夠容納類地生命的星球，我們最好的選擇還是去尋找，處在m類恒星宜居帶中較小的類地行星。

也就是說，最好的辦法不是在類日恒星周圍尋找類地行星，而是在其恒星周圍的正确軌道上尋找類地行星。這是我們實現目标最好的方式。

因此，那些距離我們非常遙遠的紅矮星，可能最終掌握着我們夢想的鑰匙。

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