宜居星球，不止這一顆

12月5日，美國宇航局宣布，通過開普勒太空望遠鏡項目證實了太陽系外第一顆類似地球的、可適合居住的行星。面對明確的表達，媒體卻大肆宣揚首顆的概念， 而忽略了事實。事實上，在此之前已經發現了多顆「宜居行星」，這又是一次國內媒體和公眾對NASA所要表達意思的誤解，將一個重要但不重大的發現，誤當為了跨時代的發現。解讀「首顆宜居行星」

開普勒望遠鏡發現的開普勒-22b (Kepler-22b)行星。

「宜居帶」就是指行星處在與恆星距離合適的地帶，其吸收的熱量恰好能夠使得行星表面能夠長期存在液態水。Q: 這次美國宇航局發現的究竟是一顆什麼樣的行星？A: 一顆體積約為地球2.4倍，距離地球約600光年的行星。美國宇航局12月5日對外發布消息所稱的，通過開普勒太空望遠鏡項目證實太陽系外「第一顆」類地可適合居住的行星開普勒-22b (Kepler-22b)，是一顆距地球600光年的星星，體積約為地球的2.4倍，表面溫度約為70華氏度(相當於21攝氏度)，這是適宜生物生存的溫度，此外，這顆行星上還可能有液態水。這是目前被證實的從大小和運行軌道最接近地球形態的行星，它也像地球圍繞太陽運轉一樣每290天環繞著一顆類似於太陽的恆星運轉。[詳細]Q:宇宙中的「宜居帶」指的是什麼區域？A: 即行星與母恆星距離合適，使得行星吸收的恆星熱量剛好能使其表面存在液態水的距離區間。對於任何動物、植物、以至於微生物來說，都會有一個最合適其生存的地帶。如果我們把地球上所有生物以及它們在不同演化階段所需要的不同條件加以總結，將這些條件擴展到所需行星的條件、太陽的條件甚至是恆星系的條件等，就有了「宇宙宜居帶」的概念。據NASA定義，處於"宜居帶"的行星，意味著一顆行星與母星保持適當距離，進而為它表面存在液態水提供條件。恆星傳遞給行星的熱量適中，行星既不會太熱也不太冷。這一距離會根據母恆星的狀態而改變，恆星散發熱量多亮度高，這個距離就較遠，恆星散發熱量少，這個距離就較近。「宜居帶」行星的表面溫度大約介於零下17攝氏度至93攝氏度之間。以太陽係為例：太陽系共有8顆行星，只有地球上存在宜人的氣溫，使水能以液態形式長期存在於地表之上。根本原因在於，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）。[詳細]Q: 為什麼說這顆行星適宜居住？A: 這顆行星恰好處於其母恆星的宜居帶之中。「開普勒-22b」圍繞著一顆類似於太陽的母恆星旋轉，這顆恆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恆星一些。而在另一方面，「開普勒-22b」到母恆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，液態水就可以在那顆行星的地表上長期存在。[詳細]怎樣發現的「宜居行星」

圖為執行此次搜尋太陽系外行星任務的開普勒太空望遠鏡。

2007年4月25日NASA就曾宣布發現了一顆名為Gliese 581c的可能適合居住的行星。

木星是最著名的非固態行星之一，其表面都是氣態或液態的氫Q: 開普勒望遠鏡如何發現這顆行星？評估的方法精確性如何？A: 開普勒望遠鏡是通過觀察恆星的星光周期性變化推測出這個行星的存在的，推測過程需要至少4次確認，準確性可以保證。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恆星前方經過，就會遮擋一部分星光，導致我們看到的恆星亮度在短時間內稍稍變暗，隨後再恢復正常。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，就可以確定那裡存在一顆我們看不見的行星。這種方法就是所謂的「 凌日法」。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著大約15萬顆恆星，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。即它在太空中可以發現地球上晚間一盞普通燈被關閉的光線變化。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恆星以大約290天為周期，發生星光變暗又恢復正常的現象。根據恆星亮度的變暗幅度，天文學家確定了行星的半徑，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，而且計算結果經過多次確認，觀測精度也可以達到要求，所以結論是可以確認的 。[詳細]Q: 科學家無法確定這顆行星是液態還是固態的，那如何確定行星表面溫度是22攝氏度？A: 22攝氏度左右的數據僅供參考，是假設該星球與地球狀態十分相似，擁有相似的大氣和海洋的情況下得出的。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，仍然無法確定行星表面的溫度，因為後者不僅與「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「凌日法」，無法測定行星的質量，也無法直接觀測這顆行星的表面狀態，因此天文學家難以確定這顆行星是像地球這樣的「岩態行星」，還是像木星那樣的「氣態行星」，甚至是完全不同的、由水或者冰構成的液態行星。至於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。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產生溫室效應，天文學家就能計算出它的平均表面溫度大約是22攝氏度左右。但這個數據只能算是「僅供參考」，因為存在太多的不確定因素。假設其他條件不變，只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攝氏度。Q: 這顆行星真的是如媒體所報道的經NASA證實的「首顆適合居住的類地行星」嗎？A: 不是，這只是通過「開普勒計劃」證實的首顆宜居行星，並非天文學家發現的首顆宜居行星，類地行星的說法更是以訛傳訛。這顆行星並不像國內一些媒體所傳的那樣，是「首顆適合居住的類地行星」。NASA的官方網站在發布這一消息時，使用的標題是「NASA"s Kepler Mission Confirms Its First Planet in Habitable Zone of Sun-like Star」，正確地翻譯成中文應該是「NASA開普勒計劃證實它的首顆位於類太陽恆星宜居帶中的行星」。這裡的「首顆」，指的只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15萬顆恆星周圍，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，才能確定這一現象確實是由行星遮擋星光所致——這一步驟就叫做「證實」。在今年2月公布的行星候選者中，可能位於「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，可能位於「宜居帶」中的仍有48顆。早在2007年科學家就已經發現可能適宜居住的行星了，而且距離地球也更近，只有20光年。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。[詳細]發現「宜居行星」的意義

目前離地球最遠的人造飛行器也僅是剛剛飛出太陽系。

移民外星，在很長一段時間內，仍然只能是科幻電影的情節。Q: 這個發現，在學術領域和現實中會有怎樣的影響？A: 學術意義重大，現實意義僅限於提高公眾對天文的興趣。開普勒探測器在科學上的主要目的，不是要尋找適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15萬顆恆星的不間斷監測，天文學家想了解銀河系的2000億顆恆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。這些基本信息對於研究行星及恆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，確定開普勒的首顆宜居行星也很重要，至少提供了一個確實的證據，表明銀河系中適宜居住的行星並不 十分罕見。這一發現也為將來更先進的觀測設備提供了一個備選觀測目標，到時候藉助更先進的設備，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，用更確切的數據來推斷那裡是否真的適宜居住。在現階段，這一發現的主要意義在於，它成了一個熱門話題，把公眾的視線引向了科學，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，向公眾展示他們的工作和成果。對未知的外星行星世界的嚮往，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。美國宇航局華盛頓總部的開普勒項目科學家道格拉斯·赫金斯說，「這是發現地球的雙胞胎之旅上的一個重要里程碑。」[詳細]Q: 人類移民到這顆星球上有多大可能呢？A: 現階段看，幾乎不可能。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」號探測器，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恆星——半人馬座比鄰星，距離我們也足有4.22光年。以「新視野」號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。Q: 距離600光年，即觀測到的行星狀態是600年前，現在這顆行星會有什麼變化嗎？A: 沒有意外的話，應不會有變化。600年相對以千萬年為單位的地質時間來說只是非常短的一段時間，而且這顆行星的母恆星也處於比較穩定的狀態，如果沒有意外，這顆行星的狀態應該不會有巨大的變化。雖然宜居星球又一次被證明不似想像，但人類探索未知的決心不會停止。相比科學的進步帶來的振奮，國內媒體對科學新聞的報道態度和對公眾的引導更值得我們反思
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