近日， 參與NASA開普勒任務的科學家宣布 ，通過開普勒望遠鏡，他們首次在類似太陽的恒星周圍，發現了可能适宜居住的新行星。這一成果的曝光，給人們引來無限的遐想，本文也将對事件中最受關注的問題，一一進行解讀。

1 開普勒望遠鏡如何發現這顆行星？使用的這些技術和方法能有多精确？

行星本身是不發光的，因此直接觀測非常困難。但是，不發光的行星如果從恒星前方經過，就會遮擋一部分星光，導緻我們看到的恒星亮度在短時間内稍稍變暗，随後再恢複正常。如果這樣的星光變暗現象周期性出現，至少觀察到4次之後，就可以确定那裡存在一顆我們看不見的行星。

開普勒望遠鏡就是NASA專門用這種方法來發現外星行星的探測器。自2009年升空以來，它便一刻不停地監測着大約15萬顆恒星，記錄它們亮度上的細微變化。如果是地球從太陽前方經過，遮擋的陽光大約會使太陽的亮度下降萬分之一，而開普勒能夠檢測微弱到十萬分之一的星光變化。

新行星“開普勒-22b”就是通過這種方式發現的——開普勒望遠鏡觀察到那顆恒星以大約290天為周期，發生星光變暗又恢複正常的現象。根據恒星亮度的變暗幅度，天文學家确定了行星的半徑，大約是地球的2.4倍；根據這一現象發生的周期，天文學家計算出了行星的軌道，确定它恰好位于那顆恒星的“宜居帶”中。

2 為什麼說這顆新行星可能适宜居住？

先來看看我們最熟悉的太陽系：太陽系共有8顆行星，隻有地球上存在宜人的氣溫，使水能以液态形式長期存在于地表之上。為什麼會這樣？根本原因在于，地球到太陽的距離既不太近，也不太遠，接受到的太陽輻射剛剛好。太陽周圍能夠滿足這一條件的區域，就被稱為“宜居帶”（habitable zone）。

不同恒星的宜居帶到恒星的遠近并不是固定的，與恒星性質有很大關系。如果一顆恒星溫度和亮度都比太陽高，宜居帶就會離它稍遠一些；如果溫度和亮度都比太陽低，宜居帶就會稍近一些。此外，宜居帶也不是一個範圍非常狹窄的區域。太陽系的宜居帶從金星軌道外側一直延伸到火星軌道外側，因此嚴格說來，地球和火星都在太陽系的宜居帶内。隻不過火星質量較小，留不住濃厚的大氣，後來變得寒冷而幹燥，不适宜居住了。

“開普勒-22b”圍繞着一顆類似于太陽的恒星旋轉，這顆恒星發出的光比太陽光弱大約25%，因此那裡的宜居帶要比太陽系裡的宜居帶更靠近恒星一些。而在另一方面，“開普勒-22b”到母星的距離又比地球到太陽的平均距離近了大約15%，恰好使它舒舒服服地落在了宜居帶中。因此，如果新行星的性質與地球相似，液态水就可以在那顆行星的地表上長期存在。

3 科學家無法确定這顆行星是液态的還是固态的，那是如何确定的行星表面溫度是21攝氏度？

通過開普勒望遠鏡的觀測，天文學家可以測出這顆新行星距離它的“太陽”有多遠，也可以測定它的“太陽”每時每刻能夠釋放出多少光和熱。但僅憑這兩個條件，仍然無法确定行星表面的溫度，因為後者不光與“陽光”的強弱有關，還與行星表面甚至大氣的許多性質相關。

開普勒望遠鏡用來尋找外星行星的那種方法，無法測定行星的質量，也無法直接觀測這顆行星，因此天文學家難以确定這顆行星是像地球這樣的岩态行星，還是像木星那樣的氣态行星，甚至是完全不同的液态行星。至于行星擁有怎樣的大氣，表面由什麼物質構成，就更是無從得知了。

不過，如果假設這顆行星與地球十分相似，擁有類似的陸地和海洋，還擁有類似的大氣來産生溫室效應，天文學家就能計算出它的平均表面溫度大約是22℃左右。不過，這個數據隻能算是“僅供參考”，因為存在太多的不确定因素。假設其他條件不變，隻是那顆行星表面沒有大氣的話，它的平均表面溫度就會低至-11℃。

4 這真的是NASA證實的“首顆适合居住的類地行星”嗎？

這顆行星并不像國内一些媒體所傳的那樣，是“首顆适合居住的類地行星”。NASA的官方網站在發布這一消息時，使用的标題是“NASA's Kepler Mission Confirms Its First Planet in Habitable Zone of Sun-like Star”，正确地翻譯成中文應該是“NASA開普勒計劃證實它的首顆位于類太陽恒星宜居帶中的行星”。

這裡的“首顆”，指的隻是開普勒計劃證實的首顆，而非天文學家發現的首顆宜居行星。事實上，開普勒在它監測的大約15萬顆恒星周圍，迄今為止共發現了2326顆疑似行星的候選者，其中大小與地球接近的有207顆，超級地球有680顆，海王星大小的1181顆，木星大小的203顆，還有55顆比木星更大。

開普勒探測器必須觀測到4次星光變暗，才能确定這一現象确實是由行星遮擋星光所緻——這一步驟就叫做“證實”。在今年2月開普勒公布的行星候選者中，可能位于“宜居帶”中的共有54顆，而此次宣布的“開普勒-22b”就是其中第一顆得到證實的行星。在目前最新公布的行星候選者中，可能位于“宜居帶”中的仍有48顆。

另外，這顆行星目前尚未證實一定就是類地行星，這一點也算是以訛傳訛了。



【迄今為止，開普勒探測器已發現2326顆疑似行星的候選者，但它在科學上的主要目的，可不是為了尋找适宜人類居住的星球。圖片來自NASA】

5 這個發現，在學術和現實中會有怎樣的影響？

開普勒探測器在科學上的主要目的，不是要尋找适宜人類居住的另一顆地球，而是要給銀河系裡的行星作一個小規模的“人口抽查”。換句話說，通過開普勒對大約15萬顆恒星的不間斷監測，天文學家想了解銀河系的2000億顆恒星中有多大比例擁有行星，擁有幾顆行星，這些行星的個頭及距離母星的遠近又有什麼統計上的分布規律。這些基本信息對于研究行星及恒星的形成都會有莫大的幫助。

因此，開普勒此次公布的這批數據中，天文學家更看重的反而是新公布的行星候選者中，各種大小的候選行星各有多少。當然，确定開普勒的首顆宜居行星也很重要，至少提供了一個确實的證據，表明銀河系中适宜居住的行星并不十分罕見。這一發現也為将來更先進的觀測設備提供了一個備選觀測目标，到時候借助更先進的設備，我們或許能夠測出這顆行星的質量，甚至分析出行星的大氣成分，用更确切的數據來推斷那裡是否真的适宜居住。

在現階段，這一發現的主要意義在于，它成了一個熱門話題，把公衆的視線引向了科學，引向了我們對未知世界的探索。同時，這也給科學家提供了一個機會，向公衆展示他們的工作和成果。對未知的外星行星世界的向往，或許會在許多人心中種下一顆好奇的種子，甚至有機會萌發成對科學的熱愛。

6 人類移民到這顆星球上有多大可能呢？

現有的人造航天器中，速度最快的當數正在飛向冥王星的“新視野”号探測器，它的速度目前大約是15.5千米/秒。如果以這個速度飛向600光年以外的“開普勒-22b”，大約需要1160萬年才能抵達。就算是離太陽最近的恒星——半人馬座比鄰星，距離我們也足有4.22光年。以“新視野”号目前的速度飛行的話，抵達比鄰星也至少需要8萬年。因此，按照人類現有的技術水平，想要移民這顆行星的可能性幾乎為零。

當然，我們無法排除人類科技出現突破的可能。或許有一天，我們造出了光速飛船，開辟了“任意門”，能夠穿梭于宇宙之間。到了那時，如果觀測證實“開普勒-22b”确實是一顆類地行星，确實适宜人類居住的話，那裡或許會成為未來人類前往探索甚至定居的目的地。

不過到了那時，我們發現的宜居行星應該已經一抓一大把，也不在乎這一顆了吧……

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