首顆適合居住的類地行星？“開普勒－22b
近rì，參與NASA開普勒任務的科學家宣佈，通過開普勒望遠鏡，他們首次在類似太陽的恆星周圍，發現了可能適宜居住的新行星。這一成果的曝光，給人們引來無限的遐想，本文也將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jīng確？
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週期xìng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。
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。
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天爲週期，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週期，天文學家計算出了行星的軌道，確定它恰好位於那顆恆星的“宜居帶”中。【新行星“開普勒－22b”的藝術想象畫，這顆行星也是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。圖片來自NASA】
2爲什麼說這顆新行星可能適宜居住？
先來看看我們最熟悉的太陽系：太陽系共有8顆行星，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。爲什麼會這樣？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shè剛剛好。太陽周圍能夠滿足這一條件的區域，就被稱爲“宜居帶”（habitablezone）。
不同恆星的宜居帶到恆星的遠近並不是固定的，與恆星xìng質有很大關係。如果一顆恆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內。只不過火星質量較小，留不住濃厚的大氣，後來變得寒冷而乾燥，不適宜居住了。
“開普勒－22b”圍繞着一顆類似於太陽的恆星旋轉，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xìng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。
【開普勒－22b所處系統與內太陽系的對比圖，宜居帶指行星距離恆星遠近合適的區域，在這一區域中，生命存在所必需的液體水能夠存在。圖片來自NASA】
3科學家無法確定這顆行星是液態的還是固態的，那是如何確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，仍然無法確定行星表面的溫度，因爲後者不光與“陽光”的強弱有關，還與行星表面甚至大氣的許多xìng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，因此天文學家難以確定這顆行星是像地球這樣的巖態行星，還是像木星那樣的氣態行星，甚至是完全不同的液態行星。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℃左右。不過，這個數據只能算是“僅供參考”，因爲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℃。
4這真的是NASA證實的“首顆適合居住的類地行星”嗎？
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的官方網站在發佈這一消息時，使用的標題是“NASA‘sKeplerMissionConfirmsItsFirstPlanetinHabitableZoneofSun－likeStar”，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，迄今爲止共發現了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月開普勒公佈的行星候選者中，可能位於“宜居帶”中的共有54顆，而此次宣佈的“開普勒－22b”就是其中第一顆得到證實的行星。在目前最新公佈的行星候選者中，可能位於“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。
【迄今爲止，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，可不是爲了尋找適宜人類居住的星球。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佈規律。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，開普勒此次公佈的這批數據中，天文學家更看重的反而是新公佈的行星候選者中，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。這一發現也爲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。
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”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xìng幾乎爲零。
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，開闢了“任意門”，能夠穿梭於宇宙之間。到了那時，如果觀測證實“開普勒－22b”確實是一顆類地行星，確實適宜人類居住的話，那裡或許會成爲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……
資料來源：央視網