宜居行星:适宜人類生存的行星-中文百科頻道

NASA

不是我們根本找不到宜居行星和外星人，而是地球與人類在宇宙中出生的時間太早太早。

對正在不斷演化的宇宙而言，地球早早來到了這個派對。根據一項新的理論研究，在46億年前太陽系誕生時，宇宙中隻有8%适合人類居住的行星産生。即使再過60億年太陽壽命終結，這個誕生宜居行星的派對仍不會結束，還有92%的宜居行星目前仍未“出生”。

這一結論是基于哈勃太空望遠鏡與開普勒太空望遠鏡的長期觀測，後者專注于搜尋太陽系外的行星。這項研究的作者，來自美國太空望遠鏡科學研究所STScI的彼得·博爾茲（PeterBehroozi）介紹說：“我們主要動機是了解地球在宇宙未來的處境。與所有在宇宙中形成的行星相比，地球其實屬于早期形成的行星。”

在觀測距今非常遙遠的星系後，哈勃望遠鏡為天文學家提供了一個随星系成長，宇宙中恒星形成過程的“家庭相冊”。數據表明，宇宙産生恒星的速度在100億年前非常快，但是參與該過程的氫和氦占氣體總量的比例仍然很低。今天，恒星誕生的速度比早期要慢得多，但是依然有足夠的剩餘氣體可用，未來很長一段時間仍不斷會有恒星與行星産生。

STScI的莫莉·皮爾（MollyPeeples）說：“在大爆炸結束後，銀河系内外仍有足夠多的物質，未來将繼續‘生産’非常多的行星。”

開普勒望遠鏡對系外行星的搜尋結果表明：位于恒星宜居帶内，表面能夠存在液态水且大小和地球相仿的行星，在銀河系是普遍存在的。根據這一調查，科學家們預測目前銀河系内應該存在約10億顆地球大小的行星，并且其中很多都是像地球這樣由岩石組成的類地行星。而在目前我們可觀測宇宙的範圍内，還有一千億個像銀河系這樣的星系，這樣估算下來得到的數字是非常驚人的。

這也給未來在恒星宜居帶産生衆多地球大小的行星提供了充足的機會，而未來100萬億年宇宙中仍将擁有恒星，這樣充足的時間行星表面出現什麼都有可能。

研究人員稱，未來像地球這樣的宜居行星更可能出現在巨型星系團或矮星系裡，因為它們還有足夠的氣體等物質形成恒星和行星系統。相比之下，我們的銀河系已經用了比較多的物質來形成恒星。

對地球文明而言，在宇宙中早出生的一大優勢，就是可以利用像哈勃望遠鏡這樣強大的設備觀測從大爆炸以來宇宙的演化史。而大爆炸與宇宙演化曆史的觀測證據，如光和其他電磁輻射，将在1萬億年後因為宇宙膨脹失控而被完全抹去。

這項研究被發表在10月20日的英國《皇家天文學會月刊》上。

必要條件

1.該行星所圍繞的恒星不能太大（需考慮紫外線輻射，過大的恒星會放出大量的輻射）；

2.該行星所圍繞的恒星不能太小（行星需要靠得非常近才能足夠溫暖，導緻潮汐鎖定，一面永遠對着太陽一面永遠黑暗）；

3.該行星所圍繞的恒星必須非常穩定；

4.該行星必須在宜居帶内；

5.該行星所圍繞的恒星必須是單星，或者至少離其他伴星要非常遠（不然行星軌道會被擾動，一會貼到太陽上，一會跑到天邊）；

6.最好外層軌道上有幾個大行星充當保镖（比如太陽系裡的木星土星，強大的引力使小行星或者彗星撞向自己，讓近日行星處于相對安全的宇宙環境）；

7.行星必須是類地岩石行星；

8行星表面重力必須和地球差不多；

9.大氣層氣壓必須和地球差不多；

10.大氣層成分不能太離譜；

11.地殼活動不能太劇烈；

12.有強力的保護傘（必須有磁場保護）

天文探索

恒星系中探索

2011年2月2日。美國航天局開普勒太空望遠鏡項目首席科學家威廉·博魯茨基在一場新聞發布會上說，“開普勒”太空望遠鏡經過一年多探尋，發現1200多顆太陽系外潛在行星，其中54顆可能适宜生命生存。按博魯茨基的說法，這些天體中，54顆處于“宜居區段”，可能适宜生命生存。根據美國航天局定義，處于“宜居區段”意味着一顆行星與母星保持适當距離，進而為它表面存在液态水提供條件。另外，“宜居區段”行星的表面溫度大約介于零下17攝氏度至93攝氏度之間。

2012年12月可居住系外行星目錄列出了太陽系外7顆最可能存在生命的行星。雖然并非所有的行星都被确鑿的證實宜居，關于它們的環境仍然有很多需要研究之處。但該目錄的确給予天體生物學家一個起始點研究地球以外的可居住行星。根據阿雷西博波多黎哥大學的研究，以下是我們已知最可能存在生命的7大行星。

2020年10月29日，據國外媒體報道，一項根據開普勒太空望遠鏡數據進行的新研究，估算出在我們的銀河系中可能有多達3億顆潛在的宜居行星。它們中有些可能離我們非常近，有些可能離太陽不到30光年。這項研究成果發表于《天文學雜志》，是由來自美國國家航空航天局、搜尋地外文明計劃（SETI）研究所和世界各地其他科學家合作完成的。

【Gliese832c】

研究人員表示，這可能是迄今為止發現的距離我們最近的系外行星，而且也許它擁有與我們地球上一樣的溫度，隻是季節變化比我們更大。一個國際天文學小組稱，這顆系外行星位于恒星Gliese832的“可居帶”裡，即距離主星不遠也不近，因此這顆行星表面可以存在液态水。Gliese832c每36天圍繞主星運行一周。然而它的主星是一顆比我們的太陽更昏暗、溫度更低的紅矮星，因此，盡管Gliese832c的運行軌道距離主星更近，但是它接收到的恒星能量，大約與我們的地球一樣多。

美國阿雷卡納特波多黎哥大學行星适居性實驗室負責人阿貝爾-門德茲-托雷斯說：“這些因素促使Gliese832成為3顆最像地球的行星之一，并是最靠近地球的3顆行星之一，成為接下來要進行觀測的一個主要目标。假設這顆行星具有類似的地球大氣，也許它會擁有像地球一樣的溫度，隻是季節變化更大。”然而，這顆行星的主要成分和大氣等其他未知因素，将會導緻這顆行星與地球存在很大不同，甚至是不可居。該科研組寫道：“迄今為止Gliese832的兩顆行星就是我們的太陽系按照比例縮小的版本，它擁有一顆位于内側的潛在的類地行星和一顆位于外側的類似木星的巨型行星。這顆巨型行星在Gliese832系裡可能也起着類似于木星在我們的太陽系裡所起的動力作用。”

【格利澤581g】

這顆行星的發現非常具有争議性。它首次發現于2010年，但證實它身份的過程卻非常曲折。波多黎哥大學卻堅稱它是最可能存在外星生命的行星候選者。這顆多岩石行星距離地球20光年，質量大約是地球的2至3倍。它環繞着自己的母星位于天秤座的格利澤581以30天的周期公轉。這張藝術家印象圖顯示了格利澤581g系統内的四顆行星以及它的宿主恒星。前景圖裡的行星是格利澤581g，它位于恒星可居住區，然而有的科學家卻對格利澤581g是否真的存在表示質疑。

【格利澤667Cc】

另一顆超級地球格利澤667Cc距離地球也非常近：它位于距離地球22光年的天蠍座。該行星大小至少是地球的4.5倍，環繞自身恒星的公轉周期為28天。該行星的母星GJ667C其實是一個三星系統的一部分。該恒星是一顆M級的矮恒星，質量大約為太陽的1/3。離地球大約6.97秒差距（22.7光年）。除了三個相互有引力約束的恒星系統外，它還包括第四個光學密近成員（視星等為12），這個第四成員與上述三恒星系統沒有引力約束，但用裸眼看來這四顆星就仿佛是一顆暗星，視星等為5.89。該系統有着相對較高的運行速度，每年超過1角秒。圖：外星星球GJ667Cc的藝術家概念圖。

【開普勒-22b】

2011年12月5日，美國航空航天局（NASA）宣布，該局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、可适合居住的行星。它也是迄今發現的最小且表面最可能存在液态水的行星。雖然開普勒-22b體積比地球大，但它環繞的恒星在大小和溫度方面都與太陽相當。開普勒-22b體積是地球的2.4倍，假設它

産生的溫室氣體效應與地球上的相似，那麼它的地表溫度大約為72華氏度（22攝氏度）。它的恒星系統距離太陽600光年，位于天鵝座。圖：這張藝術家印象圖顯示了開普勒-22b位于恒星的可居住區。

【HD40307g】

超級地球“HD40307g”位于恒星可居住區内。它位于畫架座，距離地球42光年。由于它距離地球非常近，因此未來望遠鏡或可能觀測到它星球表面。它距離恒星5600萬英裡（9000萬公裡），大約是地球太陽距離（9300萬英裡，也即1.5億千米）的一半。圖：藝術家印象圖顯示新發現的外來行星HD40307g，它和宿主恒星以及兩個其它行星組成一個六星系統。

【HD85512b】

2011年利用位于智利的高精度徑向速度行星搜索器儀（HARPS）發現了50顆行星寶藏，其中之一便是HD85512b。是繞行位于船帆座的K型主序星HD85512（又稱為格利澤370）軌道上的行星，距離地球約36光年，又稱為格利澤370b（Gliese370b）。因為HD85512b的質量至少是地球質量的3.6倍，所以HD85512b被認為是一顆超級地球，也是科學家直到目前為止所發現最小的行星之一，正好位于适居帶的邊緣。2011年8月17日發現的HD85512b與格利澤581d被認為是适合人類居住的候選行星，研究人員希望有朝一日能夠查明該行星表面是否存在水。圖：藝術家印象圖顯示了外來行星HD85512b環繞位于船帆座南部的類似太陽的恒星HD85512。

【格利澤163c】

這顆行星質量大約是地球的7倍，母恒星是紅矮星格利澤163。母恒星與地球的距離大約是49光年或15秒差距，位于劍魚座。格利澤163c是行星系統三顆行星的其中一顆，質量至少是地球的6.9倍，因此被分類為超級地球（2.5到10倍地球質量類地行星）它很可能是一顆非常大的多岩石恒星或者矮氣體巨星。格利澤163c以26天的周期環繞自身黯淡的恒星公轉。右圖：超級地球格利澤163c的藝術家印象圖，該行星或可能支持微生物存在。是一顆可能适合居住的太陽系外行星，

【格利澤581d】

繞行位于天秤座的紅矮星格利澤581，距離地球約20.5光年。它的質量為地球質量的8倍，被認為是一顆超級地球。于2007年發現格利澤581d的科學家小組在2009年4月下旬借由新的觀測結果判斷該行星位于适居帶當中，意味着它可能有液态水或生物存在。至少一項研究支持格利澤581d或可能存在厚厚的二氧化碳大氣層。該行星環繞一顆紅矮星運行，同時它還是另外一顆潛在可居住行星格利澤581g的姐妹行星。圖：格利澤581d的藝術家印象圖，這顆系外行星是由開普勒太空飛船發現的。

太陽系外迄今“最像地球”的行星

北京時間2013年4月19日電美國航天局等研究機構18日宣布，開普勒天文望遠鏡已觀測到太陽系外迄今“最像地球”的行星，這一發現使“人類向找到一個類似家園的地方又走近了一點”。

研究人員當天在《科學》雜志上報告說，有兩顆行星位于一個名為開普勒－62的行星系統的“宜居帶”中，這裡溫度條件适宜，理論上其表面可保有液态水，甚至可能有少許大氣。這也就意味着，那裡可能有生命存在。

開普勒－62行星系統距地球約1200光年，位于天琴座。在該系統中，5顆行星圍繞一顆恒星運行，開普勒－62e和開普勒－62f是其最外圍的兩顆，它們的體積分别隻有地球的1．6倍和1．4倍，受到的熱量輻射也隻是地球的1．2倍和0．4倍，公轉周期分别為122天和267天。

盡管研究人員猜測這兩顆行星主要是由岩石或冰構成的固态行星，但他們也表示如今還無法斷言它們是否“宜居”。隻有在獲得它們的相關大氣頻譜特性後，研究人員才能清楚它們是真的“宜居”。

參與研究的美國聖母大學天體物理學家賈絲廷·克雷普斯說：“從其半徑和公轉周期看，這兩顆行星是迄今我們發現的最像地球的系外行星。”美國航天局科學任務委員會副主任約翰·格倫斯菲爾德則指出，這一發現使“人類向找到一個類似家園的地方又走近了一點”。

此外，另一個研究小組的天文學家還利用開普勒望遠鏡的觀測數據發現，位于天鵝座的行星系統開普勒－69也擁有宜居帶行星開普勒－69C。

開普勒－69位于天鵝座，其恒星尺寸為太陽的93%、亮度為太陽的80%，距地球約2700光年，而開普勒－69C尺寸為地球的1．7倍，公轉周期為242天。天文學家在《天體物理學雜志》上報告了這一成果，并稱這是迄今發現最接近太陽系的行星系統。

“宜居帶”是指恒星周圍特定距離範圍，在這一範圍内水可以以液态形式存在。類地行星一直是太空研究的熱點之一，美國開普勒天文望遠鏡對超過15萬顆恒星附近位于“宜居帶”的類地行星進行了觀測，迄今已發現100多顆類地行星。

行星宜居性

2012年3月30日，根據英國媒體報道，在一項調查研究中，科學家探索了紅矮星周圍的常見類型的行星，而紅矮星被認為是宇宙中大多數恒星的真實面目。根據統計，大約有40%的紅矮星周圍存在位于可居住帶上的行星，這意味着那兒有合适的溫度，使得水呈現液态。但是，截止到2012年還沒有辦法了解到這些潛在的水世界中有多少是岩質行星，如果是氣态行星就另當别論了，而岩質行星可謂是真正适合居住的世界。

存在價值

銀河系内有一億多個地方或可以支持複雜生命的存在。科學家們調查了1000多顆行星并使用了考慮行星密度、溫度、基質（液體、固體或者氣體）、化學過程、與恒星的距離以及年齡的公式。利用這些信息，他們計算并提出了生物複雜性指數（BiologicalComplexityIndex，簡稱BCI)。

BCI計算表明1%-2%的行星的BCI等級高于木星的衛星木衛二，後者據稱存在一個地下全球性海洋，或可能支持生命形式的存在。考慮到銀河系内大約有100億顆恒星，BCI的結果暗示了1億顆可能的宜居行星。

盡管或可能支持複雜生命存在的行星數量非常多，銀河系是如此廣袤以至于具有較高BCI值的行星相距都非常遙遠，科學家們這樣表示。最臨近也最有潛力的系外行星系統是格利澤581，它擁有兩顆明顯可能支持複雜生物圈的行星。地球距離格利澤581大約20光年。

“看來我們獨立存在的可能性非常低，”研究人員說道。“然而那些複雜程度與我們相當的生命形式可能距離我們非常遙遠，在可預見的未來與這些外星生命見面是不太可能的。”

開普勒發現

參考消息網1月20日報道美國每日科學網站在1月16日報道稱，美國航天局的開普勒太空望遠鏡發現了一顆恒星以及圍繞其旋轉的三顆比地球稍大的行星。其中最外圍的一顆行星的環繞軌道正處于“宜居”帶上，其表面溫度可能适宜液态水産生，甚至還可能擁有生命體。

這顆恒星離我們是如此之近，足以令天文學家仔細研究其行星的大氣環境，以确定是否适宜生命繁衍。

由亞利桑那大學科學家伊恩·克羅斯菲爾德牽頭的多國、多機構研究小組發現了這顆由三顆行星環繞的恒星。雖然開普勒太空望遠鏡在失去了至關重要的掌控方向的輪子後變得“一瘸一拐”，但它仍然拍下了這顆有三顆行星環繞的恒星。

這顆名叫EPIC201367065的恒星是一顆溫度較低的紅色M型矮星。質量和大小約為太陽的一半。該恒星距地球約150光年，是離我們最近的10顆擁有淩日行星的恒星之一。

加利福尼亞大學伯克利分校的研究生埃裡克·佩蒂古拉說，這三顆行星的體積分别是地球的2.1倍、1.7倍和1.5倍。其中最小的，也是最外側的行星與主恒星的距離适宜，這使得它所接收的來自主恒星的光線與地球從太陽處接收的光線相似。這三顆行星從主恒星處接收的光強度分别是地球接收太陽光強度的10.5倍、3.2倍和1.4倍。

“截至目前，我們所發現的大多數行星溫度都很高。這個恒星系統是離我們最近的一個擁有溫和淩日行星的恒星，”佩蒂古拉說，“最外側的行星很可能擁有類地球的多岩石地貌，而這就意味着這顆行星很可能擁有合适的溫度以産生液态海洋。”

2016年5月10日，NASA美國航空航天局官方宣布，開普勒項目最新确認了1284顆系外行星的存在，這也是有史以來發現系外行星規模最大的一次，其中有9顆是适合居住的。