发现“第二地球”又怎样：比三体远十倍，坐飞船要57万年

尽管美国国家航空航天局（NASA）近来在太空探索上经费吃紧，但他们今天又成功抢到了新闻头条。北京时间2017年2月23日凌晨2点（美国东部时间2月22日下1点），NASA举行新闻发布会，宣布其通过斯皮策（Spitzer）太空望远镜首次发现了一个围绕拥有7颗类地行星的星系。这“一条藤上七个瓜”，围绕一颗距离地球39光年的超冷矮星TRAPPIST-1公转，它们都与地球大小相似，其中三颗处于宜居带内，可能存在液态水。

这个新闻重启了我们的地球是不是宇宙中“孤独的星球”这个问题，点燃了蓝色星球居民的好奇心。不过，在对茫茫宇宙中可能存在的同伴进一步遐想之前，我们也需要认识到，这并不是人类第一次发现适宜生命居住的类地行星。那么，这次发现有哪些与众不同之处？NASA将如何验证这些类地行星上液态水、甚至是生命存在的可能性？人类距离找到“第二颗地球”、地外生命还有多远？

NASA的这个发现的重要意义主要有两点。第一，这是人类第一次在同一颗恒星周围找到这么多类地行星，而且全部与地球大小相似，其中三颗可能存在液态水，对于研究者来说无疑是个“富矿”。这给了人类更大的信心去寻找更多的类地行星。

第二，这个行星系统是围绕一颗超冷矮星公转的，矮星的温度要比我们的太阳低得多。在过去很长时间，开普勒太空望远镜是寻找类地行星的主力干将，它的注意力集中在与太阳类似的、更高温度的恒星上。而研究者把目光转向超冷矮星不久，就有了这么大的成果，验证了这个新方向的可行性。NASA预测，未来将在超冷矮星周围发现更多类地行星。

那么，这个研究团队下一步打算做什么呢？麻省理工学院地球大气与行星科学系的Julien de Wit博士告诉媒体，他们需要在未来的20到25年间进行大量合作，研究这些行星。具体包括：（1）算出它们具体的质量；（2）分析出它们大气层的类型；（3）判断出它们是否地表有液体水存在；（4）寻找生命的痕迹。

NASA斥资88亿美元打造的詹姆斯·韦伯太空望远镜，将于2018年升空，加入这项研究。而预期在2020年竣工的欧洲大麦哲伦望远镜也计划成为其中一员。不过，研究团队眼前要做的第一步，是要利用退役在即的哈勃望远镜，找到由水或甲烷组成的大气层。

目前这7颗类地行星承载着研究者的热情和公众的目光，不过，在国家天文台科学传播中心主任、行星科学专家郑永春博士来看，不管是“第二颗地球”还是“外星人”，我们都需要保持谨慎的期待。

首先，这并不是人类第一次发现处于宜居带的类地行星。所谓宜居带，指的是温度范围允许液态水存在的环境，像地球在太阳系中的邻居火星，也处于宜居带内。但迄今为止，我们还没有在太阳系内发现地外生命。

其次，尽管这次发现的TRAPPIST-1，就距离来说已经比较近了，39光年（约3.7X10^14千米），要比之前发现的很多类地行星要近，但对人类目前的科技来说依然是遥不可及的。39光年是什么概念？按目前人类最快的航天器、NASA“新视野”号的速度7.5万千米/小时来计算，也需要57万年才能到达！而刘慈欣笔下的“三体文明”，距离地球只有4光年。

因此，在短期内，地球依然会是一颗“孤独的星球”。就像郑永春在2015年写的关于系外行星的一篇文章标题，“除了地球，我们别无他所”。

附：《除了地球，我们别无他所》

所谓系外行星，就是位于太阳系之外，围绕另一颗恒星运行的行星。但由于行星本身不发光，行星表面的反射光相对恒星而言是极为微弱的，常常被掩盖在母恒星的光辉内。所以，从距离地球达数百光年以远的恒星系统中发现行星是很困难的。并非所有恒星都有行星，因此系外行星的发现给了我们很大的惊喜。早在1855年就有天文学家宣称发现了系外行星，但直到1992年，人类才首次发现有质量与地球相近的天体环绕着脉冲星PSR B1257+12。银河系里面有上千亿颗恒星，如果1%的恒星拥有自己的行星，则太阳系外的行星将达数十亿颗。

系外行星观测在最近几年取得了重要进展，截至2015年1月12日，已确认的系外行星达1876颗，位于1181个行星系统，其中475个为多行星系统。系外行星的观测方法也有新的突破，其中用凌日时间变分法发现3颗，脉冲星计时法发现18颗，直接成像法发现51颗，微引力透镜发现34颗，凌日法发现1,179颗，径向速度或天体测量法发现591颗。在太空开展的天文观测大大提高了系外行星搜索的效率，美国宇航局的开普勒望远镜，自2009年发射升空之后，已经探测到18,000颗可能的系外行星，其中262颗与恒星的距离不远不近，位于温度适宜的宜居带。相信随着观测手段的进步和观测能力的提高，系外行星的数量仍将快速增加。

从科学价值上，系外行星的探索具有重要意义。我们知道，太阳系是从一团弥漫着星际介质的太阳星云逐渐凝聚、演化而来的。由于太阳系已经演化到了行星形成的晚期，我们很想知道这些行星（包括地球）是怎么形成的，这有助于预测地球的未来。通过搜寻系外行星，我们可以发现不同类型的行星，以及处于不同形成阶段的行星，这对研究行星的形成和演化过程很有帮助。

但是，系外行星真的适合人类生存吗？在很多新闻报道中，系外行星往往被称为“超级地球”、“最类似地球的行星”、“第二地球”等等，这似乎描绘了一个光明的前景，人类未来有可能移民到这些星球上去。而且既然可以移居其他星球，所以似乎也可以在地球上肆意妄为了。作为冷静的探索者，我们需要思考这些系外行星是否真正像地球，人类未来是否有可能移居到这些行星。

如果是短期登陆探访，人类有很多太空探索的目的地可供选择，因为密闭的登陆舱和厚重的宇航服可以保护我们。但如果要移民到外星球，就需要找到一个适宜人类长期居住的天体，而这需要有很多苛刻的条件：

首先，要有大气层的保护。地球海平面的大气压力为1个标准大气压，医院里的高压氧气治疗实际上只有1.4个大气压，珠穆朗玛峰顶约为0.41个大气压。如果系外行星的大气太稠密或太稀薄，人类的心肺功能都难以承受。如金星表面是90个大气压，连载人登陆都无法实现，更不可能适合人类生存了。

除了大气压力，还有大气成分也很重要。地球大气的主要成分是氧气和氮气，而且要符合一定比例。氧气含量过高会发生醉氧，过低则会缺氧。但是，目前的探测手段还难以确定系外行星是否有大气层，更难以判断大气成分。从太阳系的经验分析，土卫六的大气是氮气和甲烷，木卫二为纯氧，金星大气主要为二氧化碳，可能大多数系外行星的大气成分主要为氮气、甲烷、二氧化碳等，根本不适合人类生存。除了氧气，地球大气层中的微量气体也发挥了很大作用，比如臭氧过滤掉了对人类危害最大的紫外辐射。系外行星如果没有臭氧层，人类患皮肤癌的概率将大大增加。

其次，要有液态水和适宜的温度。水是生命之源，根据地球的经验，生命的存在离不开水。有了水，才有可能形成生态系统，人与生物圈才能形成相互依赖、不断进化的生态系统，否则人类单独是难以长期生存的。但实际上，现有手段还无法证实系外行星上是否有液态水，只能根据系外行星与恒星之间的距离来估算行星上的温度，并根据温度范围推断是否允许液态水的存在，并非真的存在液态水。即使系外行星与恒星的距离位于宜居带内，也并不能保证行星表面具有适宜的温度，大气层的密度和成分将显著影响行星表面的温度。

根据达尔文的进化论，生命的演化需要经历漫长的历史。太阳是一颗中等质量的恒星，它的寿命大约100亿年，现在已经过去约50亿年。地球的形成已历经46亿年，但地球诞生后8亿年才出现简单的生命，人类的出现则不过250万年，太阳系历经五十多亿年才繁衍出高度发达的文明。如果母恒星的质量太大，寿命就会比较短，它的行星就来不及演化出比较复杂的生命。

再次，适宜居住的系外行星必须有一个岩石质的表面，让人类可以继续生活在陆地上，拥有森林和大地；这类行星要有一个完美的磁场，屏蔽来自恒星和恒星际的高能带电粒子；行星必须演化到中年阶段，内部能量释放比较温和。处于演化早期的年轻行星往往狂暴地释放内部能量，地震和火山爆发的强度和频度太大，人类在这类自然灾害面前生存机会渺茫。

最后，系外行星所在的行星系统要演化到晚期阶段，大量小天体碎片已经被大的行星吸积，行星际空间逐渐清朗，从而大大减少被小天体撞击的几率；恒星的能量释放比较稳定，否则人类在恒星爆发的超级带电粒子风暴面前只能坐以待毙。

总之，人类之所以能在地球上生存，是因为地球外面穿了几层防护衣来保护我们。第一层是磁场，屏蔽了大量高能带电粒子，保护我们免受高剂量辐射；第二层是大气层，提供了人类呼吸所需的氧气和植物生长所需的二氧化碳，其中的臭氧又过滤掉对人体有害的紫外线；第三层是水圈，水作为载体，促进了地球各圈层之间的物质循环和生物的新陈代谢。

系外行星本身不发光，在遥远的、很亮的恒星附近很难直接观测到，大多通过行星运行时对恒星的扰动来判断的。迄今还还没有办法判断系外行星是否有岩石质的表面，是否有液态水，是否有磁场，大气层是否有氧气，更难以确认系外行星是否真正与地球环境相似。

如果人类足够幸运的话，真的发现了一颗类似地球的系外行星，那我们是否有能力到达这颗系外行星呢？开普勒望远镜最近发现了8颗系外行星，其中有3颗处于宜居带，温度范围允许液态水的存在。其中比地球大12%的438B被认为最类似地球，距离地球475光年，公转周期为35.2天，取代去年发现的186F，被认为是最有可能接近地球环境的系外行星。另一颗类似地球的系外行星442B，距离地球1100光年，公转周期为112天。以目前最快的航天器——探测冥王星的新视野号的飞行速度计算，新视野号在借助木星引力加速后的峰值速度为7万～7.5万千米/小时（相当于19～20km/s，大于第三宇宙速度），如果飞到438B，需要的时间是684万年；到达442B，大约要飞行1584万年。所以在星际飞行理论没有突破的情况下，如果不借助时空穿越，人类基本上不可能抵达这些系外行星。

人类是在地球上繁衍进化而成的，我们的身体、生产、生活都已经适应了地球的环境。宇宙中与地球几乎一模一样的星球是不存在的，所以如果移居到另一个星球上生存，人类很可能就需要进化成另一种生物。虽然地球并非天堂，也要面对超级太阳风暴，也有地震、火山、海啸等重大自然灾害，但是地球即使有千般不好，它也是我们唯一的生存家园。

我们寻找系外行星，我们希望登陆火星乃至移民火星，并不是因为那里更加美好，而是为了寻找人类未来的避难所。地球上的生物常常需要面对重大的灾难性事件，根据推测，地球上的生物大灭绝平均2600万年发生一次，就像曾经独霸地球的恐龙被灭绝一样，这样的灾难一旦发生，将导致人类的灭绝。为了人类的火种在宇宙中得以延续，我们需要在宇宙中寻找避难所，这就是我们搜寻系外行星和开展深空探测的重要价值。但是，在星际飞行理论没有质的突破之前，在虫洞还没有成为现实之前，人类移居地的搜索只能局限在太阳系以内。而在太阳系内，火星是目前科学界公认的最佳选择。木卫二、土卫六可能会有生命存在，但那里并不适合人类移居。

如果没有大型望远镜，即使从冥王星的距离看地球，地球就已经是阳光照射下的一个暗淡的蓝点。如果在太阳系外看地球，也就相当于宇宙中的一粒尘埃。但恰恰是这个暗淡蓝点，这粒尘埃，却是我们唯一可以生存的家园。我们遗憾地发现，迄今为止，地球仍是太空中唯一适合人类长期居住的行星。保护地球，就是保护人类的未来。如果把人类作为一个家庭，那么地球就是我们从上一代人那里继承来的，并且我们有义务把它完好无缺地传给下一代。我们不能在地球上肆意地乱涂乱画，把一颗千疮百孔、伤痕累累的地球交给我们的孩子，这是每一代人的责任。

系外行星的想象虽然美好，但这美好的“远水”解决不了人类面临的“近渴”。人类未来的命运系于地球。

除了地球，我们别无他所。