宇宙中潜在的可居住类地行星有多少?哪个才是地球的完美复制品?_百度...

发布网友发布时间：2023-12-22 00:10

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热心网友时间：2024-08-10 06:07

截至目前，在3085个行星系统中，人类已经确认了4164颗系外行星的存在。而在整个系外行星探索过程中，科学家们认为至少有32个星球都有潜在可居住性的可能，尽管目前尚未确定其中任何一颗是地球的完美复制品。尚且不谈宇宙中具体有多少个星系客观存在，仅仅是在我们最熟悉的银河系之中，倘若按照可居住概念来进行粗略估算：

仅我们自己所在的银河系之中，潜在可能适合生命居住的类地行星数量，就有可能处于8个到200亿个的庞大数字区间。

虽然，这些系外行星的确在某个方面跟我们的地球具有一定的相似性。但是，它们的母恒星大多都是更暗、更小且表面温度只有2000K左右的红矮星，而非太阳这样表面温度大约可达到5700K、绝对星等4.8的普通恒星（黄色G2型矮星）。

简单来说，一个类地行星是否具有宜居性，同时还取决于它自身和其母恒星的质量，因为像银河系中普遍存在的那些红矮星，围绕其运行的行星基本就被排除了真正意义上的类地行星；与此同时，倘若一个可能适合生命居住的星球本身质量太小，又会因为距离和探测技术的限制而难以收集到它存在的星体信息。

行星的质量大小和过境法的搜寻范围密切相关

比如，与我们相距大约3140光年的开普勒-160，我们之前就已经了解到：围绕它运行的开普勒-160b和开普勒-160c没有地外生命存在的可能，原因就是这两颗行星不仅比地球大，还具有令普通生命无法存活的温度环境。但是，在新的观察中，科学家们发现开普勒-160c有轻微晃动的迹象，也就是说这个恒星系统中还有其他行星在拉扯它的运行轨道。

在之前的系外行星探索过程中，科学家们一般采取的是过境法来寻找，也就是通过行星经过恒星前方会遮挡恒星散发出的星光来确定。但是，这种方法有一个最明显的缺陷，那就是相对来说更适用于寻找质量通常不小于地球的行星，因为，当行星的质量较小时，其移动路径很难对恒星的光有明显遮挡，这也是为什么被开普勒发现的系外行星大多数都质量偏大，且往往都是与海王星相似的气体行星，完全不同于我们熟悉的地球。

K-160&KOI-456.04是太阳&地球的完美复制品吗？

在寻找系外行星的时候，既然过境法存在客观缺陷，研究人员自然要想办法解决这个问题。首先，科学家们将恒星调光变化变成了一个物理模型，他们将其称为“过境最小二乘（TLS）算法”。从实际探测结果来看，优化之后的算法的确弥补了开普勒的选择偏差，并找到了质量相对更小的行星，而它所在的系统就是K-160系统。

从现有结果来看，K-160系统中不止有2颗质量比地球大的行星存在，而是4颗行星在围绕母恒星运行，只不过其中新发现的这两颗质量较小，所以才没有在之前的探测过程中搜寻到它的信息。原来，导致K-160c轨道出现偏离的神秘物体就是新发现的K-160d，而另外一个行星由于暂时没有过境证据显示，所以暂时命名为KOI-456.04。

其实，倘若与我们生活的地球对比，新发现的KOI-456.04半径还是达到了地球的1.9倍左右。不过，我们对它依然充满了兴趣，因为其378天的轨道运行周期与地球比较相似，再加上它的母恒星又与我们太阳存在较高相似度，这便意味着这个比地球大一号的星球所接受到的太阳能量，应该与地球接收到的日照量不相上下。

简而言之，不同于以前我们探测到的其他系外恒星系统，有太多位于红矮星周围的行星无法接受到正常的太阳能量；恒星开普勒-160和围绕其运行的行星KOI-456.04，其实与我们的地球和太阳之间的关系存在较大相似性。具体来说：

行星KOI-456.04接受到的恒星能量相当于地球的93%左右，这就意味着只要这个星球上具有温室效应，即便该星球表面的平均温度会比地球低出10℃左右，也不会影响其星球表面维持水的液态形态。

当然，由于KOI-456.04目前还是候选系外行星身份，所以，我们还不能正式将其称为所谓的类地行星。但是，就概率而言，KOI-456.04真实存在的可能大约在85%的样子，但它要正式获取这个身份，则还需要更强大的地基望远镜进行观察和确认。直至其存在概率达到了99%之后，才能将其视为一颗真正意义上的行星。

相信大家都明白星球的“潜在可居住性”，并不代表生命真的就一定可以居住，这个词的定义相当于是一个概率性定义。对于已知生命而言，星球的宜居条件之一就是大气层浓厚，因为这是岩石行星表面得以维持液态水的基础。

而我们平时说的可居住区域，则主要指的是行星和恒星之间的距离远近，这代表了行星会接收到多少来自太阳的能量。

众所周知，水是生命之源，对于地球上的所有生命来说，大家都离不开液态水的存在，所以，位于可居住范围之内并不代表就一定适合生命居住。比如，在我们的太阳系中，已知的类地行星就有三颗，但火星大气稀薄，金星温室效应失控，尽管这两个星球的古老时期可能有液态地表水存在，但如今的它们已经完全不不具备宜居性。而这一切都跟它们自身的稳定性不足有关，所以才会在过去的时间里逐渐失去了生命可能存续的基本条件。

与此同时，由于恒星的质量和类型不同，所以它们自身的稳定性，同样也对周围行星是否宜居有重大影响。

比如，像红矮星这种占据了恒星75%左右的星体类型，即便行星和它们之间的距离较近也不会很热，但由于这类恒星X射线爆发和太阳耀斑都比较常见，所以，那些原本可能比较适合居住的星球也会因此而与生命无缘。

一开始，当大家看到有消息说新发现一个系外行星是类地行星，又或是超级地球的时候，都会兴冲冲的赶紧去了解情况，但现在，大家似乎已经开始对这些新消息无动于衷了。其实，这还是因为我们对类地行星的定义太宽泛，只要是位于可居住范围之内的不少岩石行星，都被冠上了这个称号，但其中真的跟地球相似的行星，却至今也没有确定一颗。

类地行星的数量从几个到几十个，再到之后可能出现的数百个，我们开始越来越觉得类地球这个词变得不准确，因为它们与地球之间的相似之处还是太少。仅仅是该系外星系是一颗岩石行星，再加上其距离决定接收到的能量，与地球从太阳那里获取的几乎相等，这些条件还远远不能说明它是一颗类似于地球的行星。

从行星的演化历程来看，早期地球在刚形成的时候，由于长期遭受外部撞击便形成了早已不复存在的岩浆海洋，而当时的地球也因为这样的现实情况一再升温，但这样堪称灾难的过程却让地球成为了最初的岩浆行星。

简而言之，原本不适合生命居住的地球，因为碰撞有了岩浆海洋，增加了自身的质量，为它成为宜居星球奠定了基础，而这样的早期地球就是科学家们口中的岩浆海洋行星。

当我们在进行此类行星探测的时候，高温就是他们最典型的特征，而此类行星的母恒星往往质量都处于普通恒星质量的两倍左右。所以，当它们发出自己的光芒时，便可以通过下一代红外望远镜进行观测。研究人员表示，只有当恒星和行星的关系和类型确定了之后，我们才有可能在这些恒星的周围发现真正意义上的宜居类地行星。

毫无疑问，不管是地球目前的宜居环境，还是星球上现存的万千生命，大家都不是跟星球的形成一起诞生，早期地球同样不适合任何生命繁衍生息。

不同于大部分天文爱好者对系外行星、地外生命，乃至地外文明的好奇，也会有人说，大家在地球上生活的好好，干嘛没事去寻找什么下一个地球？要知道，我们的地球已经发生过5次生物大灭绝事件，更不用说小冰河期。但我们除了挖掘出了一些动物化石，确定了每次大灭绝涉及到的是哪些生物类型之外，还有很多关于生物灭绝的其他谜团都没有解开。

从地球自身环境变化来说，随着全球气候变暖，地球的宜居性已明显大不如前，不管是高温和干旱这样的极端天气，还是洪水等自然灾害，都更普遍的发生在世界各地。我们可以看到，每年都有物种从地球上消失，冰川面积因为融化变得越来越小，就连人类自身面临的生存考验也大过从前。所以，不管是出于人类与生俱来的探索欲望，还是对地球生命存活和延续的保障，人类寻找下一个地球都是不可或缺的一件事。