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近日, 参与NASA开普勒任务的科学家宣布 ,通过开普勒望远镜,他们首次在类似太阳的恒星周围,发现了可能适宜居住的新行星。这一成果的曝光,给人们引来无限的遐想,本文也将对事件中最受关注的问题,一一进行解读。

1 开普勒望远镜如何发现这颗行星?使用的这些技术和方法能有多精确?

行星本身是不发光的,因此直接观测非常困难。但是,不发光的行星如果从恒星前方经过,就会遮挡一部分星光,导致我们看到的恒星亮度在短时间内稍稍变暗,随后再恢复正常。如果这样的星光变暗现象周期性出现,至少观察到4次之后,就可以确定那里存在一颗我们看不见的行星。

开普勒望远镜就是NASA专门用这种方法来发现外星行星的探测器。自2009年升空以来,它便一刻不停地监测着大约15万颗恒星,记录它们亮度上的细微变化。如果是地球从太阳前方经过,遮挡的阳光大约会使太阳的亮度下降万分之一,而开普勒能够检测微弱到十万分之一的星光变化。

新行星“开普勒-22b”就是通过这种方式发现的——开普勒望远镜观察到那颗恒星以大约290天为周期,发生星光变暗又恢复正常的现象。根据恒星亮度的变暗幅度,天文学家确定了行星的半径,大约是地球的2.4倍;根据这一现象发生的周期,天文学家计算出了行星的轨道,确定它恰好位于那颗恒星的“宜居带”中。

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【新行星“开普勒-22b”的艺术想象画,这颗行星也是NASA开普勒计划证实它的首颗位于类太阳恒星宜居带中的行星。图片来自NASA】

2 为什么说这颗新行星可能适宜居住?

先来看看我们最熟悉的太阳系:太阳系共有8颗行星,只有地球上存在宜人的气温,使水能以液态形式长期存在于地表之上。为什么会这样?根本原因在于,地球到太阳的距离既不太近,也不太远,接受到的太阳辐射刚刚好。太阳周围能够满足这一条件的区域,就被称为“宜居带”(habitable zone)。

不同恒星的宜居带到恒星的远近并不是固定的,与恒星性质有很大关系。如果一颗恒星温度和亮度都比太阳高,宜居带就会离它稍远一些;如果温度和亮度都比太阳低,宜居带就会稍近一些。此外,宜居带也不是一个范围非常狭窄的区域。太阳系的宜居带从金星轨道外侧一直延伸到火星轨道外侧,因此严格说来,地球和火星都在太阳系的宜居带内。只不过火星质量较小,留不住浓厚的大气,后来变得寒冷而干燥,不适宜居住了。

“开普勒-22b”围绕着一颗类似于太阳的恒星旋转,这颗恒星发出的光比太阳光弱大约25%,因此那里的宜居带要比太阳系里的宜居带更靠近恒星一些。而在另一方面,“开普勒-22b”到母星的距离又比地球到太阳的平均距离近了大约15%,恰好使它舒舒服服地落在了宜居带中。因此,如果新行星的性质与地球相似,液态水就可以在那颗行星的地表上长期存在。

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【开普勒-22b所处系统与内太阳系的对比图,宜居带指行星距离恒星远近合适的区域,在这一区域中,生命存在所必需的液体水能够存在。图片来自NASA】

3 科学家无法确定这颗行星是液态的还是固态的,那是如何确定的行星表面温度是21摄氏度?

通过开普勒望远镜的观测,天文学家可以测出这颗新行星距离它的“太阳”有多远,也可以测定它的“太阳”每时每刻能够释放出多少光和热。但仅凭这两个条件,仍然无法确定行星表面的温度,因为后者不光与“阳光”的强弱有关,还与行星表面甚至大气的许多性质相关。

开普勒望远镜用来寻找外星行星的那种方法,无法测定行星的质量,也无法直接观测这颗行星,因此天文学家难以确定这颗行星是像地球这样的岩态行星,还是像木星那样的气态行星,甚至是完全不同的液态行星。至于行星拥有怎样的大气,表面由什么物质构成,就更是无从得知了。

不过,如果假设这颗行星与地球十分相似,拥有类似的陆地和海洋,还拥有类似的大气来产生温室效应,天文学家就能计算出它的平均表面温度大约是22℃左右。不过,这个数据只能算是“仅供参考”,因为存在太多的不确定因素。假设其他条件不变,只是那颗行星表面没有大气的话,它的平均表面温度就会低至-11℃。

4 这真的是NASA证实的“首颗适合居住的类地行星”吗?

这颗行星并不像国内一些媒体所传的那样,是“首颗适合居住的类地行星”。NASA的官方网站在发布这一消息时,使用的标题是“NASA's Kepler Mission Confirms Its First Planet in Habitable Zone of Sun-like Star”,正确地翻译成中文应该是“NASA开普勒计划证实它的首颗位于类太阳恒星宜居带中的行星”。

这里的“首颗”,指的只是开普勒计划证实的首颗,而非天文学家发现的首颗宜居行星。事实上,开普勒在它监测的大约15万颗恒星周围,迄今为止共发现了2326颗疑似行星的候选者,其中大小与地球接近的有207颗,超级地球有680颗,海王星大小的1181颗,木星大小的203颗,还有55颗比木星更大。

开普勒探测器必须观测到4次星光变暗,才能确定这一现象确实是由行星遮挡星光所致——这一步骤就叫做“证实”。在今年2月开普勒公布的行星候选者中,可能位于“宜居带”中的共有54颗,而此次宣布的“开普勒-22b”就是其中第一颗得到证实的行星。在目前最新公布的行星候选者中,可能位于“宜居带”中的仍有48颗。

另外,这颗行星目前尚未证实一定就是类地行星,这一点也算是以讹传讹了。

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【迄今为止,开普勒探测器已发现2326颗疑似行星的候选者,但它在科学上的主要目的,可不是为了寻找适宜人类居住的星球。图片来自NASA】

5 这个发现,在学术和现实中会有怎样的影响?

开普勒探测器在科学上的主要目的,不是要寻找适宜人类居住的另一颗地球,而是要给银河系里的行星作一个小规模的“人口抽查”。换句话说,通过开普勒对大约15万颗恒星的不间断监测,天文学家想了解银河系的2000亿颗恒星中有多大比例拥有行星,拥有几颗行星,这些行星的个头及距离母星的远近又有什么统计上的分布规律。这些基本信息对于研究行星及恒星的形成都会有莫大的帮助。

因此,开普勒此次公布的这批数据中,天文学家更看重的反而是新公布的行星候选者中,各种大小的候选行星各有多少。当然,确定开普勒的首颗宜居行星也很重要,至少提供了一个确实的证据,表明银河系中适宜居住的行星并不十分罕见。这一发现也为将来更先进的观测设备提供了一个备选观测目标,到时候借助更先进的设备,我们或许能够测出这颗行星的质量,甚至分析出行星的大气成分,用更确切的数据来推断那里是否真的适宜居住。

在现阶段,这一发现的主要意义在于,它成了一个热门话题,把公众的视线引向了科学,引向了我们对未知世界的探索。同时,这也给科学家提供了一个机会,向公众展示他们的工作和成果。对未知的外星行星世界的向往,或许会在许多人心中种下一颗好奇的种子,甚至有机会萌发成对科学的热爱。

6 人类移民到这颗星球上有多大可能呢?

现有的人造航天器中,速度最快的当数正在飞向冥王星的“新视野”号探测器,它的速度目前大约是15.5千米/秒。如果以这个速度飞向600光年以外的“开普勒-22b”,大约需要1160万年才能抵达。就算是离太阳最近的恒星——半人马座比邻星,距离我们也足有4.22光年。以“新视野”号目前的速度飞行的话,抵达比邻星也至少需要8万年。因此,按照人类现有的技术水平,想要移民这颗行星的可能性几乎为零。

当然,我们无法排除人类科技出现突破的可能。或许有一天,我们造出了光速飞船,开辟了“任意门”,能够穿梭于宇宙之间。到了那时,如果观测证实“开普勒-22b”确实是一颗类地行星,确实适宜人类居住的话,那里或许会成为未来人类前往探索甚至定居的目的地。

不过到了那时,我们发现的宜居行星应该已经一抓一大把,也不在乎这一颗了吧……

原文发表于果壳网 自然控主题站  《首颗适合居住的类地行星?“开普勒-22b”全面解读

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48 Responses to “首颗适合居住的类地行星?“开普勒-22b”全面解读”

  1. laoma说道:

    轨道偏心率可以测量吗?是否一会儿冷一会儿热?

  2. fuxxbaidu说道:

    宇宙中 存在 大量类似于 太阳系的 行星系统 这个 观测结果,几乎就可以 推导出 宇宙中 必定存在 其他生命形式的 结论了。至于到底有 多少智慧生命,还是持保留意见 为好。

    • dfsgs说道:

      2000亿*2000/15万=26.66亿,哇,光在银河系就有27亿个地球,假如一万个中有一个有高等生命,也有26万种外星人,他们怎么不来找我们聊聊?费米悖论啊,黑暗森林似乎靠不住了,因为这么容易被发现,这些行星早该被摧毁了

      • 行走说道:

        黑暗森林说逻辑上没有问题,联系(或者被联系)到的都立刻被干掉了,没能联系到所以才能活下来呀

      • 陈彦康说道:

        我觉得智慧生命存在几率远没有万分之一,毕竟要求太苛刻了,比如地球,要是几千万年前没有小行星撞地球说不定就没人类,还是恐龙天下。

    • nanerhebu说道:

      消灭人类暴政,世界属于三体

  3. gbjlpeng说道:

    浩瀚的星海,地球自称“沧海一粟”都太过自夸了

  4. hoplite说道:

    开普勒观测的原理是行星凌日,假如某恒星的行星,轨道平面竖直于开普勒的观测方向,那该行星就不会从开普勒观测方向的恒星表面经过。

    这样推算,还有大量的行星是观测不到的

  5. 拼音佳佳说道:

    看过一部纪录片发射土星探测器先往金星上飞,跟在金星的后面利用万有引力给自己加速,然后再飞往目的地,这样可以更快到达.估计银河系也存在这样的免费班车?

    • lee说道:

      那不是用来加快速度的吧……

      我怎么记得那是用来节省能量的?

      • Avtar说道:

        不矛盾。首先加速是目的,手段是借助星体引力。

    • 幻风说道:

      弹弓效应。很老的东西了。随便一颗星都可以。

  6. nadine说道:

    好敬业阿,5:00发贴.

  7. bingo说道:

    我要报告母星,地球人发现我们了。哔哔嘟嘟哔哔哔哔嘟~~~~~~~

    • 大型熊类说道:

      母星观测员编号RTYUIO$%^^&*回复:
      把你的地球货币转入农业银行帐号6228481234567891234,我们将以此确认你的身份并派出飞船将你接回。嘟嘟哔哔嘟哔嘟哔~~

  8. 双黄蛋说道:

    这麽大的地方

    如果只有我们

    那就太浪费了

    • jaspear说道:

      其实在整部《contact》里,这句话最真实……

  9. 江牧野说道:

    人择宇宙么

  10. 汉尼拔说道:

    “密级:0
      当前接收方:中转三号收发站,收于中转系统
      语言路径:云符—特里斯克韦兰语,斯坚德拉凯星系[云符是飞跃上界的贸易语言,尽管译成口语表达形式,仍然只能传达出基本意义。]
      发自:云中,超限冲突协调同盟
      主题:生死攸关
      摘要:调停集团遭斯特劳姆变种网络攻击,已被摧毁。呼吁:在危机过去之前,请使用中界中转手段!
      关键词:网络攻击,星际大战,斯特劳姆变种
      发往:
      追踪战争兴趣组
      危机新闻组
      灵长人属兴趣组
      日期:斯特劳姆文明圈毁灭之后第61.12天”

    童鞋们,尽情的展开想象力吧..........................

  11. qq说道:

    被发现的低熵体都要被黑暗森林打击

  12. fuxxbaidu说道:

    黑暗森林这种言论,有正常智商的人 绝对不会相信。光银河系就有 2000亿个 恒星,而 每个恒星 所能提供的能源 足够一个 文明用上 上百亿年,而 一个 恒星系统的 矿产资源 简直多到 无法想象的程度。而且 随便2个 恒星之间的距离 都要以 光年计算, 一个有正常智商的文明系统,不可能 跋山涉水 耗费无数的 时间(这里 不讲耗费资源,因为 资源对于 2级宇宙文明来说 几乎是无穷无尽的)去消灭 另外一个文明(而且 经过数万年的 飞行,当到达目的地以后,万一 打不过怎么办?参考 电影-弱智的洛杉矶之战 )

    设想一下, 你会不会 明天 办签证 买机票 去美国,就为了去消灭一只 某个阴暗下水道里的 臭虫(原因是 害怕这只臭虫 某一天会受到核辐射变异 而毁灭世界 :笑)?

    • zanehugo说道:

      光粒二向箔什么的扔出去就行了,又不需要人来操控的……
      这比派星际舰队过去搞什么登陆作战便宜多了……

    • zh说道:

      黑暗森林不靠谱?宇宙各星球都是矿产?星际旅行比作坐飞机去美国?玩游戏玩多了吧。臭虫的比喻挺好,但前提是,臭虫我们认识,知道长什么样,习性等。

    • ghost说道:

      黑暗森林本来就不靠谱,只有从小受天朝教育的才会相信。随便说几个大漏洞:

      预制场景为:

      1、行星A成长起来了,向宇宙中发送了自己的信号。

      2、行星B以及周围的一筐行星都收到了——由于光速限制,这个时间大约是上百年。

      3、行星B立刻发动攻击

      可能造成的后果为:

      1、行星A科技突飞猛进,攻击来临时,科技水平已远远超越行星B,他们在外围布置的TMD系统(难道是地球上的美国?)已经观测到这次攻击,并轻易推算出了来源(恒星是稀疏的!),甚至反制了来犯武器。

      于是,60%的可能,两行星同归于尽;10%的可能,行星B被消灭,行星A安然无恙;30%的可能,两个行星你来我往,打的好不热闹……

      2、行星A很窝囊,科技没多大发展,被灭了。

      但,其它正在观望的文明发现了。

      现在,他们知道,行星A是在500年前发出信号;如果武器飞行速度是光速(假设这很容易做到),则攻击者在行星A 250光年外的球壳里——由于恒星是稀疏的,所以这颗行星已经100%确认,灭了它吧。

      甚至,由于恒星是如此稀疏,就是500光年范围,能有几颗恒星?
      如果消灭一颗恒星如此容易、如此不为人察觉;那么,消灭500光年内甚至1000光年内的所有恒星,一样容易,一样不易被人察觉。

      3、很显然,由2知:
      如果你敢灭别人,那么你一定会被别人灭:灭你的理由至少比你灭别人更充分。
      所以,你只好决定不出手随便灭别人。

      很好,大家都是这么想的。

      4、既然有3的保证,那么,随便叫吧,越多人知道你的存在,你就越安全。

      5、不仅如此。彼此知道自己存在的,可以签订攻守同盟,彼此保护对方安全并启动反制措施。

      比如,A被消灭了,攻击者一定会留下一些蛛丝马迹;它的盟友们(其中一些存在了更久的文明显然更加先进的可怕,某些指数发展才1亿年的暴发户文明的“终极武器”,对他们只是小孩子玩具一样无聊而无害)会迅速定位并灭掉攻击者。

      6、所以,最安全的做法是大喊,让大家知道你的存在——这不正是《黑暗森林》里,地球曾做过的吗?

      问题是,刘慈欣只看到地球可以骗另一个文明毁灭一个假目标,却没看到,更先进的文明同样可以以一个假目标为代价,骗取另一个攻击性文明发射武器并测定相关参数,确认它的位置!

      7、何谓资源?资源就是108种元素。没什么稀奇的,更谈不上“稀缺”——只要一个文明达到行星级甚至恒星级。

      退一步说,如果资源是稀缺的,那么,既然现在的地球都有能力探测可能的“宜居行星”;更先进的文明为何不直接摧毁自己无法控制的、有可能诞生文明的“资源点”?

      至少,在探测到某个资源点有所变动,就应该摧毁附近的一大片星空的所有行星。

      如果“稀缺”,那么资源点就不会多的无法摧毁。这可比等那个资源点产生文明、然后再过来偷袭合算多了。

      总之,“黑暗森林”猜想充满了阴暗的小家子气。
      比起可利用整个行星资源的行星级文明、充分利用整颗恒星的恒星级文明、乃至充分利用整个星系的星系级文明(你和这种文明说“稀缺“?啊呸!),差的可不是一点半点。

  13. 阿宣说道:

    国内的记者的工作态度严谨性和科学素养还都需要提高啊……

  14. 超哥说道:

    就算以光速飞过去也要600年,除非在飞船上休养生息?或者所谓的冷冻技术?

  15. 黄超说道:

    看过《三体》吗?

  16. dfsdfw说道:

    kkk。www.5188love.com。ddd,世界末日来临前,快找到新的居住星球吧,呵呵!

  17. 陈彦康说道:

    有个小小的错误,最快的飞行器不是“新视野”号,旅行者一号比它稍微快一点。

  18. 3e说道:

    一位一年级的女老师最近被他的一个学生所困扰.老师问:「你怎么了?」

    学生回答说:「我太聪明了,一年级对我来说太简单了。我比我姐姐都聪明,可是她却在3年级。我觉得我也应该上三年

    级!」

    老师已经受够他了。於是她把学生带到了校长办公室。

    她向校长解释了一下学生的情况.

    校长建议应该给学生一个测试,如果他答错了任何一个问题,他就应该呆在一年级里.老师同意了。

    学生被叫进了办公室,老师向他说明了校长的意思,学生也同意了。

    校长:「3乘3等於几?」

    学生:「9」

    校长:「6乘6等於几?」

    学生:「36」

    就这样,校长问了很多3年级的问题,学生都回答正确.

    於是校长对学生的老师说:「我想他可以到3年级上课了。」

    学生的老师说:「让我问他几个问题吧。」

    校长和学生都同意了。

    老师:「什么东东牛有4个而我只有2个?」

    学生:「腿。」

    老师:「什么东东你裤子里有而我的裤子里没有?」(校长对学生老师问的问题感到很奇怪,她为什么要问这些问题,校

    长想

    学生:「口袋。」

    老师:「什么东东以C开头,T结尾,上面有很多毛,椭圆型,含有令人陶醉的,乳白色的液体?」校长的眼睛睁着大大的

    ,想阻止老师继续问下去,学生回答说:「椰子(Coconut)。」

    老师:「什么东东进去的时候是即红又硬,而出来的时候是软的、有黏液的?」

    学生:「泡泡糖。」

    老师:「什么事情男人要站着做,女人坐着做,狗用三条腿做?」

    学生:「握手。」

    老师想了一想说:「现在我将问你几个“你猜我是什么“的问题,可以吗?」

    学生:「好的!」

    老师:「你用棍橕在我的里面,把我顶上,再把我支起来。而我在这之前就变湿了。」

    学生:「帐篷。」

    老师:「手指会进入我。当你烦躁的时候你会玩弄我。最好的男人一直会有我。」

    学生:「结婚戒指。」

    老师:「进入过我的东东有大有小。当我不舒服的时候,我就会滴下水滴。当你吹我的时候,你会感到很舒服。」

    学生:「鼻子。」

    老师:「我有一个坚硬的杆。我的头可以插入到别的东东.随后,那东东就会全身颤抖。」

    学生:「箭。」

    老师的问题终於问完了,校长松了一口气,擦了擦额头上的汗说:「让学生到五年级吧,刚刚你问的那十道题我都全答错

    了。」……
    文章转载:www.hao234.org

  19. 薛闯说道:

    距离600光年,那么观察到的不就是600年前的行星景象,谁知道现在还存不存在。

  20. 吴昊天说道:

    量子跃迁可以吗?

  21. 若惊鸿说道:

    如果以这个速度飞向600光年以外的“开普勒-22b”,大约需要1160万年才能抵达。
    ----------------------------------------------------------------------------------

    1160万年。。。
    或许为适应东非大草原而演化出来的生物真的不适合星际生存
    有一天我们终将变成某种数据形态而存在

    清末的人那么在乎自己的那根辫子,而我们毫不在乎
    到了那一天,我们也不再在乎自己人形态的身体
    那还能称之为人嘛?

    • dfsgs说道:

      当然可以,难道你想当太空时代的清朝遗民?刘大说过,每个文明最终都会发展到和他们的思想一样大。

      • 若惊鸿说道:

        这也许可以另开一个话题了
        如果我们抛离了人形态,我们的生理、伦理基础应该全部变化了
        基于生化学的感性、冲动、快感是不是已经成为可以抛离的陈旧事物,也不再需要性、爱、繁殖
        个体已不再重要,文明的延续发展成为唯一的目的

  22. 若惊鸿说道:

    不过正合了sheldon的意了

  23. 僧人说道:

    什么能让我头痛,科学,什么能让我有脑,清醒的知识,什么能让我联想,积存的智慧。什么能让我有胆识,胸襟!

  24. gzz1234567说道:

    那可是一个小星系呢,靠不靠谱啊?
    即使它可以移居,但是那是不是太远了啊?目前到最近的恒星半人马α星也要五年才到诶。。。。。。
    公理号、企业号、赛尔号什么的快研制吧!

  25. 那一抹阳光说道:

    开普勒-22b 如果没水那也没用

  26. j说道:

    这个不就是“旅行者”一号和二号的运行模式吗?但它们俩飞行了40年还没飞出太阳系呢。

  27. j说道:

    楼上有人说某些高科技地外文明会跟地球人组成联盟云云。但凭什么高级的文明会跟低级的文明结盟呢?如果不是为了利益(渔人之利)难道是他们的超有爱心,想保护我们这些低级的“频危动物“。

  28. 爱生活说道:

    地外文明会跟地球人组成联盟云云。但凭什么高级的文明会跟低级的文明结盟呢?如果不是为了利益(渔人之

  29. 张富林说道:

    那就让时间加速吧。。。

  30. 成心文说道:

    “现有的人造航天器中,速度最快的当数正在飞向冥王星的“新视野”号探测器,它的速度目前大约是15.5千米/秒。”
    更正:新视野号(大陆译为新地平线号)只是发射速度最快的人造航天器,而飞行速度最快的则是旅行者一号,飞行17.062公里/秒或61,452公里/每小时。