500光年外的兄弟

刘茜

对于人类来说，500光年的距离，似乎是无限大的。仰望星空时，我们不禁会想：在这个无穷的宇宙中，我们会不会有其他兄弟、伙伴呢？其实，乐观的科学家已经告诉我们，宇宙中一定会有和人类一样，具有高等智慧的同伴。而我们之间这心与心的距离，或许就是500光年。

2014年4月，美国国家航空航天局（以下简称“NASA”）宣布他们通过开普勒空间望远镜发现了一颗位于恒星“宜居带（habitable zone）”中的类地行星。这颗地球的“远房兄弟”名叫开普勒-186f，位于天鹅座，是围绕在开普勒-186这颗恒星周围的第五颗行星，大小约为地球的1.1倍。迄今为止，开普勒-186f是地球人发现的“最像地球的行星”。

探索宇宙深处的眼睛

开普勒空间望远镜发射于2009年3月，其主要任务就是寻找围绕其他恒星运行的“系外行星”，特别是位于或邻近恒星宜居带内的类地行星。它指向的天区是天鹅座内一片大约10平方度的区域，这里远离黄道，不会受到阳光的干扰，也不会被黄道面上的太阳系小天体遮挡。

开普勒望远镜主要使用“凌星法”来寻找系外行星。当行星从恒星前方经过的时候，由于遮挡，会让远方的望远镜观测到的星光微微变暗。开普勒望远镜监视着15万颗恒星，每30分钟测量一次它们的亮度。如果发现某颗恒星的亮度变化符合行星运动的规律，则认为它拥有行星。凌星法是最常使用的寻找系外行星的方法，迄今通过它确认的系外行星共有1134颗，占据所有已发现系外行星总数的2/3。

凌星法对行星的运行角度要求很高，行星必须对恒星有所遮挡才能被我们发现，而且越小的行星越难被察觉，因此目前发现的系外行星中，类木行星比类地行星多得多。实际上，这并不是宇宙中行星类别的真实体现。从我们的太阳系来看，类木行星和类地行星的数目是相当的。

开普勒-186是开普勒空间望远镜发现的第186颗带有行星系统的恒星。天文学家在恒星的名字后面加上小写字母来命名围绕它运行的行星，按照发现顺序，第一颗被发现的行星是b，第二颗是c（字母a可以用来代表母星自己，因此不用在行星上），以此类推。目前发现的拥有行星的恒星中，HD 10180（HD星表里的第10180颗恒星）是家族最庞大的一个，拥有少则7颗、多则9颗行星，字母排到了j。看来，这个命名系统暂时还不会出现字母不够用的情况。

寻找新的生命空间

恒星的“宜居带”，指的是在一个恒星周围，其距离允许行星表面存在液态水的范围。由于行星通常都集中在一个盘面上围绕恒星运动，这个区域基本上是环带状的，恒星越亮，环带中心离恒星就越远。这条“生命之环”，目前暂时还是天文学家判断一颗行星上是否可能存在生命的最重要依据。

为什么液态水在寻找地外生命时显得如此重要呢？因为与生命相关的许多重要生化反应都需要在溶液中进行，而液态水是宇宙中含量最丰富的优良溶剂。从逻辑上推断，宇宙中含量越丰富、越活跃的物质，参与形成生命的可能性也就越高。当然，我们并不能排除以其他溶剂作为基础的生命形式的存在，但地球人一切关于生命的知识，都只来自于我们见识过的那些生命形式，相关的推测和想象也不得不脱胎于此。就我们的认识而言，生命体必须具备与外界持续进行物质和能量交换的能力，而我们能设想的种种相关生化反应，几乎都离不开液态水。

不过，液态水的存在与否不仅仅是由与恒星间的距离决定的，它与行星自身的质量、反照率、尤其是大气等因素都有关系。比如在我们的太阳系中，金星、地球和火星都位于宜居带内，但只有地球表面有液态水。“宜居带”只是一个粗略的范围，越靠近它的中央，行星具备液态水的可能就越大。开普勒-186f是迄今为止发现的位于宜居带的系外行星中大小与地球最相近的一个，但它的母恒星开普勒-186比太阳小，宜居带也很窄，所以虽然这颗行星的轨道半径只有地球轨道的三分之一，却已经位于宜居带的外侧，与火星的地位相仿。

在向公众宣布发现“第二颗地球”之前，科学家已经使用射电望远镜阵列对准开普勒-186观察了一个月。不过，他们还没能接收到任何疑似与外星文明相关的信号。当然，考虑到开普勒-186距离我们足有500光年之遥，把任何信号的辐射总量平均分布到一个半径为500光年的球面上，其辐射强度都会非常微弱，超过了目前地球射电望远镜的探测极限。要探究这颗地球堂兄弟的生命现状，还需要未来更强大的望远镜提供支持。

人类发现的第500颗系外行星

人类发现的第500颗系外行星是开普勒-8b，它是开普勒望远镜首批发现的5颗行星之一。开普勒-8b是一颗“热木星”，半径是木星的1.4倍，表面温度高达一千多度。由于离母恒星太近，只需要三天半的时间就绕母恒星公转一周。

500光年，生命存在的距离

目前，开普勒望远镜已经找到了几十颗位于宜居带之内的系外行星。别忘了，它的探测距离只有几千光年，搜寻的只是天空中非常小的一个天区，还不到全天面积的1/4000。而且它的搜寻方式对角度的要求很高，只有盘面和我们的视线方向接近的行星系统才能被发现，每确认一颗地球大小的类地行星还需要从至少3年的连续数据中进行分析。所以，已发现的这些行星无疑只占所有行星系统中的一小部分。由此天文学家估计，在整个银河系内，位于宜居带内的类地行星数目可能达到400亿颗，其中大约有110亿颗围绕着与太阳相似的恒星旋转。

由于生命的演化需要相对平稳的环境，质量太大或者太小的恒星都无法满足这一点。实际上可能具备生命的行星范围，应该限定在围绕着类似太阳的恒星运转的那110亿颗宜居带行星上。除此之外，某些新生的气态巨行星具备自己发热的能力，它们身边也有一个小小的“宜居带”，在它们的卫星上，也有存在生命的可能。

在这100多亿个位于宜居带内的星球里，假如每一万颗中有一颗能够发展出生命，那么整个银河系里具备生命的星球大约有100万颗。银河系是一个直径10万光年、平均厚度2000光年的圆盘，假如这100万颗星球在银河系里随机分布的话，彼此之间的平均距离应该是大约500光年，正好和开普勒-186f与我们的距离差不多。

500光年，差不多也是目前地球上的射电望远镜接收文明信号的极限距离。但很显然，有能力进行星际通信的高等智慧生命间的平均距离，还在500光年之外。看来，要寻求来自外星文明的信号，还需要未来的大型望远镜和新的观测技术出现才行了。endprint