科学家动用什么手段找到宜居地球的？

culittlewhite

上期我们说了天文学家是如何搜索系外行星的？但大家心知肚明：找到类地行星——地球的兄弟，才是我们的菜！

毕竟，太阳系外行星不等于就是类地行星，就像太阳系内八大行星，长得并非都像地球一样。粗略来分，行星既有类地行星（地球兄弟，固态岩质行星），又有类木行星（木星兄弟，气态巨行星），还有类海行星（海王星兄弟，气态冷行星）。其实，天文学家拼命要找的是类地行星。
不管是寻找外星人，还是搜索适合人类宜居的星球，目标都锁定在类地行星的朋友圈里。
但这还远远不够，类地行星的朋友圈范围太广，数量太大，跟大海捞针似的——所以必须缩小搜索范围。

这个范围叫宜居带，也有叫适居带、生命带、绿带、古迪洛克带的。前三个名称好理解，可「古迪洛克带」名字怪怪的，为啥叫这名？

其实是英文Goldilocks的音译，是指欧美常见的一种花卉，名叫金凤花，而「金凤花姑娘」是美国传统童话的角色，这位姑娘喜欢不冷不热的粥，不硬不软的椅子，总之是喜欢「刚刚好」的东西。
所以呢，天文学家就拿来比喻：地球生命所处的环境，恰巧是刚刚好的环境——简单来说就是：有规律地绕着恒星跑，不远也不近，不冷也不热，刚刚好，好到能够存在液态水的环境。
当然，这是以地球生命环境为蓝本的，至于那些科幻类、宗教类、玄幻类所指的生命形态，科学共同体——准确来说是太空生物学家，尚不认可，更不研究。

我们说的宜居带，英文名叫Circumstellar Habitable Zone，简称CHZ，直译为「环绕恒星适宜居住的地带」。这就意味着宜居带实际上是一个三维的壳，而不是二维的带。
一般规律是这样的——对于低质量、暗弱的恒星，宜居带较小且靠近恒星；对于较大质量、明亮的恒星，宜居带到恒星的距离就相对远些。

▲太阳系宜居带与开普勒22系统宜居带的对比图

以太阳系为例，宜居带的范围0.84AU～1.7AU，1AU就是1个天文单位，一个日地距离，约1.5亿公里。事实上，三颗类地行星：金星、地球、火星都处在太阳都宜居带里。只要给予正确的环境，其中任意一颗或者所有三颗行星都可能孕育出生命。
太空生物学家根据这种模型，从已发现的类地行星中，进一步遴选处在宜居带的行星，搜索范围极大缩小了。但这还不够，距离找到能够孕育生命的类地行星，还差一大截。

除了①刚刚好的宜居带这个主因外，还有一些因素是必须的：
②行星必须足够大，大到能够保持内部热能的程度，形成可调节气候变化的板块构造活动。
③行星必须产生全球性的磁场，这样才能形成足够的大气，既保证液态水在行星表面存在，又保护生命免受太空致命辐射的危害。而要想形成全球性的磁场，行星至少要有中等速度的自转。

▲这是天文学家在银河系圈定的宜居带，根据太阳系宜居带的「刚刚好原则」画出的一个环状宜居带，以绿色表示。

距离银河系中心太远，不会有足够的重元素，能够让类地行星形成、诞生生命、进化出智慧文明。
离银河系中心太近，辐射太强或者引力效应太大，都会导致生命无法诞生。

天文学家推导的结果是，我们银河系平均每10个行星系统中，可能就会有1颗宜居的行星。这可是一个相当大的比例呀！

相比而言，根据NASA最新公布的一组数据（截至2017年6月）：已发现4034颗系外行星中，只有49颗类地行星，30颗处在宜居带上，7颗类似地球。
实际观测发现与理论推导，数值相差太大！要么观测能力不行，要么理论模型有问题。
更重要的是，我们还没发现一颗宜居带上的地球兄弟，存在生命的有力证据！
问题来了，科学家又是如何知道的「动辄数光年之遥的行星上是否存在生命」？我们下期再说。

bgby789

行星质量和密度又是如何确定的呢

jackol007

观察，计算

心太乱

頂

圆月小侠

条件非常苛刻啊！