前几天，NASA的开普勒太空望远镜发现了迄今为止最接近地球的行星开普勒452-B。借此机会介绍一下NASA寻找适合人居的外行星计划。节选自《文明之光》。

第24章 第三节 珍爱地球

地球只有一个,它的自然环境是经过了几十亿年才形成的.在迄今为止我们所了解到的宇宙中,地球是独一无二的.首先它的大小和温度非常适合生命的存在.如果它太小,必然像火星无法保有大气和地表水分;如果太大,它的重力将压垮我们的骨骼,不可能产生能够站立的高等生命.同样温度也不能太高或者太低,否则不可能有液态的水分.在宇宙中恒星的周围的温度从几开尔文(零下270度左右,冥王星就是这个温度温度)到上千开尔文不等,而像我们地球这样正好处在合适的位置,温度在0-100度的”巧合”是很难找到的.

我们已经知道了,在我们的太阳系中,唯一有希望存在生命的是木卫二.在它厚厚的冰层下可能有水,但是这个环境并不适合高等生物生存,它的水中应该有大量有毒的硫化物,比如硫化氢.太阳系以外寻找能有生命存在的行星和卫星就更加困难了.

在美国约翰∙霍普金斯大学西北角有一个不起眼的三层楼建筑,这里是开普勒太空望远镜的控制中心(也是哈勃太空望远镜和今后要投入使用的韦伯太空望远镜的控制中心)。发射开普勒太空望远镜的目的就是寻找太阳系以外适合生命存在的行星。2011年该中心主任麦特∙芒特因（Matt Mountain）博士给我们做过一个很小的内部讲座，介绍他们发现行星的方法和迄今为止发现的行星。

图24.8 位于约翰∙霍普金斯大学的NASA太空望远镜控制中心

我们知道，行星是不发光的，虽然太阳系的行星可以通过反射太阳光被看到，但是其它恒星的行星因为离我们太远，那点微弱的反光我们根本没有办法接受到，因此发现行星的方法主要是根据“行星凌日”的原理。在太阳系中，水星和金星运行的轨道处于我们地球和太阳之间，当水星或者金星正好处在我们和太阳之间时，太阳上会出现一个黑影，太阳光的强度会变弱。这就是所谓的水星凌日或者金星凌日。同样的道理，如果天外的恒星系中某颗行星正好处在我们和这颗恒星之间时，观测到的恒星的亮度会比平时稍微弱一点，根据这个亮度细微的变化，我们就能知道这个行星的大小，并且根据它围绕恒星运动的速率，估计出和恒星大致的距离（根据开普勒第三定律），进而根据万有引力定律计算出它的质量。最后，天文学家会根据行星的质量和大小计算出它的密度，还会根据其它一些数据测出行星的温度。根据这些数据，就能圈定那些适合生命生存的行星了。

该望远镜已经发现了上百颗行星，但是一大半是类似于木星那样的气态巨行星----体积和质量巨大、大部分质量由浓密的气体构成，不适合生命存在。但是也有一些类似地球的固态行星，比如开普勒-78b，质量是地球的1.86倍，直径是地球的1.17倍，密度5.57（地球的密度为5.51），遗憾的是它的温度却高达2250开尔文，也就是说将近摄氏2000度，在这样的温度下，铁也要被融化了。这个行星应该是刚刚形成，或者和恒星的距离太近。在这上百颗行星中，最适合生命存在的是这样几颗行星：

表24.4. 目前发现的可能存在液态水的固态行星

这些星球从密度上看应该都是固态行星，而且从温度上看可能存在液态水，但是我们对它们的了解知之甚少。因此科学家在继续寻找这样的行星的同时，第二步就是要确定这些温度合适的星球是否有液态水（海洋）。当然，倍数再大的望远镜也无法从地球上看到遥远行星上的水，具体的方法是要根据水的质谱（反映在颜色上）来判断，这样就需要一个放大倍数更大、分辨率更高的太空望远镜。科学家们很容易根据所需的分辨率和放大倍数计算出这个天文望远镜的光学反射面直径----6.5米，是今天最大的太空望远镜哈勃望远镜的2.5倍。这个望远镜在太空展开后，面积有一个网球场大小，它从上个世纪90年代末我还在约翰∙霍普金斯读书时就开始酝酿设计，开始叫做新一代太空望远镜，2002年被命名为詹姆斯∙韦伯太空望远镜，直到今天还没有完工，预计要到2018年才能发射升空。我们希望这个巨无霸的天文望远镜可以给我们带来惊喜。（当然韦伯望远镜的目的不光是为了找有水的行星，更重要的是探测宇宙初期星云和星系的形成。）

不过即使韦伯望远镜给我们找到了有液态水，甚至有海洋的行星，只是让我们了解到生命或许不仅仅存在于太阳系，我上面给出的几个行星至少不适合今天的人类生存。我们一方面希望韦伯望远镜为我们找到第二个地球，但是谁都知道，几百到几千光年的距离也是人类在几千几万年时间里无法逾越的。因此，至少从现在的发现来看，我们人力所及的范围内并没有另一个适合我们生存的星球了。我们除了保护好我们自己的星球外，别无选择。

比如行星的色谱、恒星的温度（从亮度推算）以及行星和恒星的距离等数据。