全世界都那麼 high，因為 NASA 找到了另一個地球（多圖）

7月23日，NASA可能發現另一顆地球意味著什麼？

劉博洋，天體物理學博士生

NASA 確實很擅長「搞個大新聞」，提前 3 天就放出風來說有個大發現，早早的收集人氣，然後 boom……不過這麼搞值不值呢？

我覺得值。

這次發現的確實比之前的若干發現都更像地球。

發現這東西的望遠鏡叫開普勒，大家應該很熟悉了，以掩食法搜尋系外行星的空間望遠鏡，在 2009 年發射之後發現了上千顆系外行星，幾乎把我們已知的系外行星數提升了一個量級。下圖顯示歷年發現的系外行星數，其中綠色的部分是掩食法發現的。其中 2009 年之後爆髮式的成長主要歸功於開普勒望遠鏡。（經眾大神提醒，14 年那個大爆發比較有水分。）

這望遠鏡長這樣：

本來是計劃一直盯著天鵝座看，結果很不幸，2013 年 5 月壞了一個反作用輪，方向定不住了，然後就喪失了一直盯著一個地方看、長期監測以發現長周期系外行星的能力了，不得不轉向所謂的 K2 階段，主要科學目標改為其他方面了。

今天這個 Kepler-452b 就是隨著 2013 年 5 月之前的一批新成果一起發布的。我感覺有點開普勒望遠鏡在系外行星領域的告別演出的感覺——挑 Kepler-452b 出來說事，算是「給祖國一個交待，給人民一個交待」。

開普勒望遠鏡用的這個掩食法，就是守株待兔，同時監測大量恆星的光變曲線，什麼時候哪個恆星有個行星飄過擋了一點光，ding！就被記下來——什麼時候再擋一次，duang！就算出了這個行星的周期。所以可以想見，除了系外行星越大、擋的光越多，越容易被探測到，在 2009 年到 2013 年這短暫的幾年間，行星繞轉周期越短，也就有越多的被探測到的機會。結果就是發現的最多的是，個頭像木星那麼大，並且離自己母星很近、公轉周期很短的那些系外行星，所謂的「熱木星」。

就是這圖上左上角的那一坨。

然並卵。巨氣態行星不能住人，離母星太近，溫度太高，更沒戲。（所謂不在「宜居帶」）

當然離母星太近不一定就會「溫度太高」——如果母星是小質量恆星，本身光度比較小，那離得近點溫度才夠——不過其實還是然並卵。小質量恆星會有很強的紫外耀斑爆發事件，有事沒事給行星消消毒，生物（如果沒點防紫外的伎倆）照樣活不了。（所謂不在「紫外宜居帶」）

我們想找的，是母星 1 個太陽質量，自身一個 1 個地球質量，距母星 1 個天文單位，公轉周期 365 天，有大氣層，有水的，第二地球。

這有多難呢？地球的半徑是太陽的 109 分之一，圓面面積是太陽的萬分之一，一個外星文明如果剛好生活在太陽系黃道面延伸出去的某個星球上，有興趣盯著我們的太陽看一看，它需要能夠測到萬分之一個星等的光變，才能看到地球遮擋導致的輕微變暗。而且地球 365 天才擋一次，這外星文明得盯著看至少這麼長時間，才能看到一次掩食。如果他們三天打魚兩天晒網，想靠偶爾瞅一眼就正好看到地球掩食太陽，他們運氣好的幾率大約是千分之一。

所以還是看前面那張圖，越是長周期、小質量的，也就是越偏右下的，越少。

OK 看看今天這顆 Kepler-452b。

（藝術家基於觀測數據和想像描繪的概念圖）

軌道半徑——1.046 個天文單位，幾乎和地球一模一樣；公轉周期——385 天，一年不到 13 個月；母星——跟太陽幾乎一模一樣；行星大小——1.59 倍地球半徑，這個差別並沒比地球和火星的差別更大。這真的已經和地球很像了！

跟我們此前發現的各個看起來很靠譜的系外行星相比，這顆無疑是有史以來最靠譜的一顆。看它的母星和太陽多像！！而以前發現的位於宜居帶內的系外行星，都是環繞更小質量恆星的。

當然，移民什麼的還是洗洗睡吧。別忘了，人類 2154 年才搞出前往 4 光年外半人馬座 alpha 的宇航技術。沒有曲率航行技術，1400 光年看看就好。

不過不能移民又怎麼樣，我們知道它！在！那！一顆跟地球差不多大、繞著跟太陽差不多大的恆星旋轉的，溫度剛剛好的行星，就在那裡！在它 60 億年的生命中，它也許也經歷過大量彗星撞擊，表面也許也積累了浩瀚的海洋，那裡的歲月也是如此漫長，為什麼不可以有生命在那裡？我甚至想打賭它一定有——而且就算這顆沒有生命，又怎麼樣？我們才看了那麼一小塊天區幾年、發現了幾千顆系外行星，就找到一顆跟地球這麼像的，如果我們把全天全都巡一遍呢？而且，別忘了，掩食法能發現的只是行星軌道平面正對著我們的那一小部分，還有 99%以上的系外行星系統是掩食法難以發現的。有這樣的一個發現，我們更加有信心——在我們的頭頂、宇宙的深處，還有更多和地球幾乎雷同的星球！

別忘了，我們的太陽系除了 8 大行星，還有這些傢伙：

那無窮的系外行星系統中，還懸浮著多少這麼多姿多彩的小球？想想就讓人覺得激動。

開普勒望遠鏡雖然壞的早了點，終究也算功德圓滿。「彷彿打開了新世界的大門」！

（寫著寫著耳機里 BBC Radio3 突然開始放《行星組曲》，也是醉了）

吳昊昊，創業中的天文物理狗

在談 NASA結果之前，先說兩句：

第一：因為是開普勒號的發現，所以一定是和系外行星有關係的內容，因為開普勒號是為了尋找系外行星而發射升空的。所以地球環境報告什麼的不可能。

第二：對於 NASA 召開的這次發布會，肯定不是外星人進攻這種蠢事。因為從發布會前的聲明來看，陣勢還不錯：有英國劍橋大學的 Didier Queloz（天體物理學教授），NASA 科學任務指揮部的 John Grunsfeld，開普勒任務數據分析組長 Jon Jenkins 以及開普勒任務的合作科學家 Jeff Coughin。總的來說應該是對於開普勒項目意義重大的發現，但是因為 NASA 局長沒來，說明也不是那麼的有「實際意義」的事情：比如雖然發現類地適宜居住的行星，但是太遠了，完全到不了之類的。

第三：對比去年發現的 Kepler-186F，這回的陣勢還是蠻大的，所以應該是一顆比 Kepler-186F 更加靠譜的宜居帶行星，比如更加近，（186F 距離將近 500 光年），比如有明確液態水的存在（186F 是否有明確的液態水還是不得而知），環繞的主星更加適宜生物居住（186F 是環繞 M 型紅矮星轉的）

邊聽發布會邊更新吧。（現在在聽印度口音，真是讓我想起我天文教授啊……好久不聽印度口音，分辨力已經退化了）

Anyway，here we go【以下內容以發布會為基準編寫】：

第一，開普勒計劃是怎麼發現恆星的呢？

因為系外行星相對於我們實在太遠，而且相對尺寸也很小，另外它相對於它的主星也太暗了，其光芒會被淹沒在主星的星光之中——所以直接用光學成像拍到行星是不可能的。但是我們機智的科學家們就想到了另一個方法：掩星法。

所謂掩星法，即當有物體通過主星與地球觀測者之間的時候，主星的星光會被掩蓋一部分，就會使星球的亮度降低一些。那麼怎麼排除掉是不小心進過我們之間的星體，星雲擋住了呢？答案就是周期性。如果是偶然進入的星體，則不會呈現周期性，而是一段時間的光度下降。如果出現了周期性的光度下降，我們就可以知道有圍繞主星的星體出現。

不過這個使得光度下降的星體也不一定是行星，而是恆星。這時候就需要一些其他的排除手段，不過依舊是靠分析光度光度，以及分析光譜。這就不細說了。

想知道 Kepler 的光度變化表是怎麼樣的？點這個鏈接：Planet Hunters

Planet Hunters這個計劃就是幫助 Kepler 團隊的科學家們篩選潛在目標星體，通過觀察星球光度的變化來協助他們吧，說不定下一顆類地適宜行星就有你的一份貢獻呢。（我才不會說我大二天文課做了一個學期的數據，雖然有些枯燥但是也是很有成就感的）

第二，Kepler 計劃的當前發現有哪些呢？

這次發現的是行星標號為：Kepler-452b。意思是 Kepler 計劃的第 452 顆恆星的第二顆遠行星。這顆主星和太陽同為 G 類恆星，即壯年期的主序星。之後的記者提問環節有個記者問道，如果人類真的登陸（which is impossible），怎麼解決重力過大，比如兩倍重力的問題。NASA 正好有人在研究這個課題，給出的答案是不用太擔心，雖然剛開始會 have tough time，但是在適應了之後還是可以生存的。【吐槽，你都可以飛那麼遠去一個系外行星了，那時候的科技發展水平真的太美，我不敢看。】

順道一提其他的星球：

20e 是第一顆發現的小於地球尺寸的系外行星，但是太熱不可能有液態水；

22b 是第一顆在宜居帶的系外行星，但是大於地球的兩倍大小，所以不太可能有固態表面；

186f 是第一顆「靠譜」的並在的宜居帶類地大小系外行星，但是主星為 M 型恆星，有點冷，光度不夠。也不確定有沒有液態水。

第三，說一說 Kepler-425B 這顆第二地球

上為藝術圖。

452B 的公轉周期通過掩星發現為 385 天，很接近地球。

但是沮喪的是 452 星在 1400 光年之外。如上面在第二點所說的，主星和我們的太陽很像，大約為 60 億年的壽命（太陽為 45 億年左右）。

這說明這顆行星受到了很長時間的主星光線的滋潤呢，比地球多了 15 億年。所以如果這顆行星的質量和地球差不多的話，那麼它會變得和金星差不多，陷入溫室效應的惡性循環，然後失去所有的水分；但是由於它比地球大 60%左右，若地質條件類似，可以認為它的質量是地球的 5 倍左右，所有如果其他條件還和地球類似的話，它則可以繼續維持良好的大氣情況而不陷入溫室效應循環（可以維持的時間大約是到 50 億年後，不過這時候它的主星也已經「掛了」，能維持住也然並卵了）不排除可能有類地生物的出現的可能。

有一點要說明的是：所謂的宜居帶就是指液態水可以出現的距離主星的距離範圍。所以並沒有考慮大氣啊，地質情況之類的因素。

第四，為什麼 NASA 要搞個大新聞來報道 452B 呢？

這張圖應該是最讓 NASA 的科學家們興奮的點了。也是隆重召開發布胡會的原因。可以看到 452B 所在的位置和地球十分的接近，而之前被認為最像地球的 186f 已經滾到右下角好嗎？如果說金星和地球是兩姐妹，那麼 452B 和地球就是雙胞胎了：無論是主星溫度，所在距離（接收到的主星的能量）都極其的相近。

之後的內容就是 NASA 在誇獎了，例如 kepler 如何牛 X，我們如何能創造未來之類的話。

總的來說：

Kepler-452B 是目前最接近地球狀態的類地宜居帶系外行星，這是一次重大的發現，是人類天文探索史上的一個重要事件，但是目前對於我們的現實意義並不大。沒有蟲洞和超光速旅行，這輩子咱們是到不了這個新地球了。

記者提問環節

（由於翻牆的不穩定性，導致中間很多地方都是雜音，沒能聽清楚問題和回答，抱歉。）

除了上面提到的重力問題，還有一些一部分問題：

「Shanghai TV」（應該是上海電視台）的記者問了個問題：如果我們沒法去其他適宜居住的行星，我們探索他們的意義是什麼？

回答 1：這是我們的一小步，但是是整個人類的一大步。你和我這輩人都不太可能去，但是我們的 son of son of son of son 說不定就可以去了。現在我們的發現是為了未來，kepler 現在是尋找適宜居住的行星，下一步可能就是尋找更近的行星，在下一步可能就是飛向他們。

回答 2：現在我們最遠就到達了月亮，我同意這是為了未來的計劃，雖然月亮的距離和系外行星比太短了，但是在登錄月球之前，地月距離也是那麼的長，所以我相信我們總有一天會跨越這個距離的。

【NASA 的科學家們的目標是星辰大海啊！】

來自某位 Twitter 用戶的問題：

我們知道它的大氣情況嗎？

回答：並不知道。要更多的數據才可知。

【NASA 的科學家真夠直接坦誠的】

你問我這顆行星有沒有液態水和生命？

我本來可以說一句無可奉告，但是我覺得吧，太有可能了，說不定他們星球的天文學家們也在今天發現了我們地球。有時候稍微抱有一點幻想會讓整個世界都變得美妙起來呢

所有圖片均來自於 NASA 官網。Kepler-452b: Earth"s Bigger, Older Cousin -- Briefing Materials英文好的同學可以看這個發布會的輔助材料

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