法國(guó)科學(xué)家近日稱，太陽(yáng)系外20光年處發(fā)現(xiàn)的一顆紅矮星被證實(shí)擁有與地球類似的環(huán)境。這是科學(xué)家首次以絕對(duì)肯定的態(tài)度聲稱找到一顆“環(huán)境宜人，適合人類移居”的星球。“生命行星”、“宜居星球”也再次引起了人們的關(guān)注：地球?qū)⒉辉?ldquo;孤獨(dú)”了嗎?目前研究發(fā)現(xiàn)了多少顆“宜居”星球?它們都是什么樣子?宇宙移民可能嗎?請(qǐng)專家為我們解讀。

類地行星(右)環(huán)繞恒星(左)運(yùn)行模擬圖（3sNews 配圖）

　　相距20.5光年體積比地球略大

　　遼寧日?qǐng)?bào)：有報(bào)道稱，在太陽(yáng)系外20光年處發(fā)現(xiàn)的一顆紅矮星“格里澤581d”近日被法國(guó)科學(xué)家證實(shí)擁有與地球類似的環(huán)境。這個(gè)行星是最新發(fā)現(xiàn)的嗎?

　　季江徽：早在 2007年“格里澤(Gliese)581d”這顆紅矮星就被法國(guó)空間局的專門用于發(fā)現(xiàn)太陽(yáng)系外類地行星的CoROT衛(wèi)星觀測(cè)到，它是一顆質(zhì)量約為地球7倍質(zhì)量的行星，體積比地球略大，距離地球約20.5光年，通過觀測(cè)到的情況分析，可以確定它為一顆類地行星。

　　遼寧日?qǐng)?bào)：新聞中提到還有一顆“格里澤581g”的星,也是類地行星?

　　季江徽：首先說說 “格里澤581”，它是一顆恒星，位于南半天球天秤星座內(nèi)，近些年來,天文學(xué)家把尋找太陽(yáng)系外類地行星的范圍集中到了這顆星上，因?yàn)樗尸F(xiàn)出帶有多顆行星的特征。目前天文學(xué)家發(fā)現(xiàn)或推測(cè)出它至少擁有4顆行星，分別定為abcd,被普遍認(rèn)為是類地行星。 2010年，美國(guó)天文學(xué)家發(fā)現(xiàn)這個(gè)行星系統(tǒng)可能有6顆行星，包括上述的“格里澤581g”，質(zhì)量大約為地球的3-4倍，推測(cè)它也是一顆類地行星，可能有大氣層存在。

　　遼寧日?qǐng)?bào)：新聞中說 “格里澤581d”是一顆宜居星球，這是不是說它不但有著和地球差不多的質(zhì)量和體積，而且適合生命的存活?

　　季江徽：“宜居”主要是指可以讓生命體存活，那么以目前最普遍的對(duì)生命體的認(rèn)識(shí)來說，生命體存活必不可少的條件就是水，特別是對(duì)于人類來說。如果某個(gè)星球被證明有水或能合成水的成分，那么這種行星適合生命居住的可能性就會(huì)增大。當(dāng)然，有了水，還要進(jìn)一步考察是否存在氧氣、二氧化碳、甲烷、合適的溫度等，如果這些條件都具備，就說明其具有了與地球相似的環(huán)境，亦即“生命維持系統(tǒng)”，這個(gè)星球就可以說是宜居的星球，當(dāng)然，要想真的讓生命生存，還需要很多條件，比如不存在對(duì)人體有破壞作用的物質(zhì)如毒氣等。

　　遼寧日?qǐng)?bào)：看來，在茫茫宇宙中尋找到一顆宜居星球并不是一件容易的事。

　　季江徽：是的，非常不容易。其難度可以從兩方面來看：一是宇宙之大、各星體距離之遠(yuǎn)，遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過了人類直接觀測(cè)的范圍，現(xiàn)代的科學(xué)手段雖然已經(jīng)有了很大的進(jìn)步，觀測(cè)和計(jì)算能力范圍有所提高，但仍然十分有限，而有待觀測(cè)的星球不計(jì)其數(shù);另一方面，地球及地球生命的產(chǎn)生可以說是一個(gè)偶然事件，不排除銀河系中有與地球相似的星球而且有生命甚至高等智能的存在，但是就目前來看，這個(gè)生命星球即使有，其存在的比例也是很低的，這給我們發(fā)現(xiàn)和搜索類地行星和外星生命帶來很大的難度。

　　天文望遠(yuǎn)鏡+模型推算多個(gè)探測(cè)計(jì)劃正在實(shí)施

　　遼寧日?qǐng)?bào)：但是，找到和地球相似的星球及生命始終是我們的愿望?

　　季江徽：是的，地球和人類在宇宙中是孤單的嗎?這是人類對(duì)自己命運(yùn)的共同拷問;發(fā)現(xiàn)“鄰居”，相互交流、消除威脅、外星移居是人類的終極思考。那么借助現(xiàn)代科學(xué)手段，這一愿望在天文科學(xué)探索中逐步得以展開。

　　遼寧日?qǐng)?bào)：目前我們已經(jīng)擴(kuò)展到在太陽(yáng)系外尋找類地行星，但太陽(yáng)系外如此遙遠(yuǎn)，我們用什么辦法去發(fā)現(xiàn)它們?

　　季江徽：隨著科技發(fā)展和一系列空間探測(cè)活動(dòng)的展開，我們有多種方法去尋找。類地行星的質(zhì)量較小，用望遠(yuǎn)鏡很難直接觀測(cè)到，但是我們可以先發(fā)現(xiàn)另一類更大的行星——類木行星，即像木星那樣的氣態(tài)的巨行星，體積非常大，基本不具有適于生命生存的環(huán)境，但可以用天文望遠(yuǎn)鏡觀測(cè)到，容易被發(fā)現(xiàn)，這樣的行星被發(fā)現(xiàn)后，我們就把焦點(diǎn)集中在類木行星所在的這顆恒星區(qū)域，因?yàn)閲@著這個(gè)恒星，很有可能存在一個(gè)區(qū)域，存在類地行星。

　　遼寧日?qǐng)?bào)：但您提到類地行星不易被觀測(cè)到，我們又如何去確定它是類地行星?

　　季江徽：有多種科學(xué)辦法，如視向速度法等。視向速度法的原理是這樣的，類地行星本身不發(fā)光，它是反射恒星的光，盡管很微弱，這也有一個(gè)輻射的過程，并且由于行星大氣成分的不同，會(huì)產(chǎn)生反射光光譜的周期性變化，通過對(duì)變化譜線的測(cè)定我們就可以確立類地行星的存在。還有一個(gè)辦法是觀測(cè)恒星變暗的辦法，因?yàn)轭惖匦行且獓阈寝D(zhuǎn)，從地球的角度看，在旋轉(zhuǎn)的一個(gè)周期內(nèi)一定會(huì)有把恒星“擋上”、遮住其光亮的時(shí)候，天文學(xué)通過測(cè)量恒星暗下來的度數(shù)，就可估算出這顆行星的大小和質(zhì)量，而兩次“擋上”的間隔就是其軌道周期，同時(shí)光譜儀將測(cè)出行星的溫度、亮度和質(zhì)量，進(jìn)而考察是否有水、氧氣等。

　　遼寧日?qǐng)?bào)：這是否也需要高精密的儀器設(shè)備?探索類地行星在世界上有統(tǒng)一的行動(dòng)或項(xiàng)目嗎?

　　季江徽：目前最大的探測(cè)類地行星的項(xiàng)目就是 “開普勒探測(cè)計(jì)劃”。 2009年3月美國(guó)航空航天局將用于尋找類地行星的空間望遠(yuǎn)鏡——“開普勒”(Kepler)送入了太空軌道，開始對(duì)大量的恒星進(jìn)行探測(cè)，尋找與地球相似的星球。另外還有 歐 洲 2006年 底 發(fā) 射的CoROT衛(wèi)星，收集遙遠(yuǎn)行星的信息，測(cè)量宇宙恒星震動(dòng)，也是類地行星搜索的先行者。未來的空間望遠(yuǎn)鏡將成為強(qiáng)有力的探測(cè)手段，如歐洲航天局(ESA)計(jì)劃2013年發(fā)射的Gaia空間望遠(yuǎn)鏡，投放在距離地球百萬英里的太陽(yáng)軌道，對(duì)銀河系10億顆恒星的位置速度進(jìn)行高精度測(cè)量，使用天體測(cè)量法和掩星法探測(cè)系外行星。NASA和ESA以及加拿大等將于2018年聯(lián)合發(fā)射JWST空間望遠(yuǎn)鏡，進(jìn)行紅外波段的探測(cè)系外行星，通過光譜分析甚至可以推知行星上有無生命跡象。我國(guó)將在南極建望遠(yuǎn)鏡進(jìn)行地外行星觀測(cè)。

　　人類也許不再孤獨(dú)生命間或?qū)?shí)現(xiàn)交流

　　遼寧日?qǐng)?bào)：看來探測(cè)類地行星的行動(dòng)已經(jīng)全面展開了，那么到目前為止，已經(jīng)發(fā)現(xiàn)了多少類地行星?

　　季江徽：從1995年人們發(fā)現(xiàn)第一顆太陽(yáng)系外行星起，到目前人類已經(jīng)發(fā)現(xiàn)560多顆太陽(yáng)系外行星，其中類地行星有數(shù)十個(gè)，還包括60多個(gè)多行星系統(tǒng)，即恒星和圍繞它運(yùn)轉(zhuǎn)的行星構(gòu)成的系統(tǒng)(太陽(yáng)系就是一個(gè)典型的多行星系統(tǒng))。

　　遼寧日?qǐng)?bào)：類地行星中有適合生命生存的嗎?

　　季江徽：從與恒星的位置上看，有50多顆類地行星有產(chǎn)生大氣、水或溫度等條件的可能，所以各國(guó)天文學(xué)家通過數(shù)學(xué)物理模型來計(jì)算推斷這些行星的“宜居”程度，到目前為止有最大可能的就是新聞中提到的“格里澤581d”和同一行星系統(tǒng)中的“格里澤581c”及大熊座內(nèi)的一個(gè)行星系里某個(gè)類地行星。

　　遼寧日?qǐng)?bào)：“格里澤 581d”和“格里澤581c”目前看來有什么區(qū)別嗎?哪個(gè)更“宜居”?

　　季江徽：這兩顆衛(wèi)星的“宜居”的性質(zhì)都是通過科學(xué)模型的推算得出的，并非實(shí)際觀測(cè)到的，但這也給我們進(jìn)一步探測(cè)提供了很好的科學(xué)依據(jù)。首先，環(huán)繞一顆恒星有一個(gè)滿足生命存在必需條件的“生命可棲息區(qū)域”，主要跟恒星的輻射和行星離恒星的距離有關(guān)，比如在我們太陽(yáng)系，可棲息區(qū)大致分布在金星軌道到火星軌道之間,地球剛好在其中。生命可居帶就有可能存在像地球一樣的生命環(huán)境條件，“格里澤581d”、“格里澤581c”及大熊座內(nèi)的一個(gè)行星系里的類地行星都在這個(gè)區(qū)域范圍內(nèi)。

　　法國(guó)科學(xué)家通過模擬“格里澤581d”的大氣，推斷出其中可能含有濃度極高的二氧化碳。他們認(rèn)為這樣的環(huán)境恰好能保證星球上有液態(tài)水、海洋、云層和降水現(xiàn)象。其實(shí)，早在2009年就有科學(xué)家根據(jù)行星的形成原理推斷 “格里澤581c”上可能全是水。像這樣的科學(xué)推算增加了我們對(duì)類地行星的認(rèn)識(shí)，為進(jìn)一步探索該行星的環(huán)境做了準(zhǔn)備，而每當(dāng)在“宜居”的發(fā)現(xiàn)上邁進(jìn)一步，就會(huì)令我們關(guān)注和興奮。當(dāng)然，對(duì)于確定是否是一顆與地球幾乎有相同環(huán)境的行星還有很多工作要做。

　　而“格里澤581”是銀河系中最古老的恒星之一，非常穩(wěn)定，所以如果它的行星存在生命，可以肯定的是，他們必須要有承受重力和更強(qiáng)的恒星輻射的能力，其上面的生命將經(jīng)歷了數(shù)十億年的進(jìn)化。

　　遼寧日?qǐng)?bào)：一旦宜居行星得以確認(rèn)，是否可以進(jìn)行宇宙移民?

　　季江徽：目前探測(cè)宜居星球僅僅是開始，還有大量未知領(lǐng)域需要探索，即使有一天真的發(fā)現(xiàn)了一顆與地球極相似的宜居行星，我們想要進(jìn)行星際移民也不是一件容易的事，畢竟它離我們實(shí)在太遙遠(yuǎn)，因?yàn)樽咏馑亠w行的太空船，至少也需要過20.5年才能抵達(dá)那兒;但是另一個(gè)意義卻很現(xiàn)實(shí)，就是研究它的特點(diǎn)及形成、發(fā)現(xiàn)生命甚至高級(jí)智能的存在，和他們交流學(xué)習(xí)，促進(jìn)人類進(jìn)步。（劉洪宇）