“开普勒”：人类在宇宙中真的孤独吗？

文/毛新愿

▲ 约翰内斯·开普勒

▲ 开普勒空间望远镜

开普勒空间望远镜名字来自于人类伟大的天文学家约翰内斯·开普勒（1571-1630），他总结的开普勒三大定律成为人类认识天体和宇宙的基础，这也成为后来的艾萨克·牛顿（1643-1727）总结出影响人类深远的万有引力定律重要启蒙。

所有的人类文明和历史都孕育在地球表面薄薄的土壤层上，光线围绕地球转一圈只需要0.13秒，但宇宙的可探测半径已经超过了465亿光年。人类不禁想问，在宇宙中我们真的是孤独的么？

在2009年3月7日，承前启后的开普勒空间望远镜顺利升空，它的重要使命就是尝试回答人类这个问题，首要目标是发现太阳系外的类似地球的行星。换句话说，发现外星生命的家园。

当然，望远镜命名也是向伟大的约翰内斯·开普勒致敬，再恰当不过了。

“开普勒”的四大绝活

为了让开普勒空间望远镜观测到更多信息，科学家们可谓煞费苦心，巧妙设计了四大绝活：

1.“高效”轨道。这个望远镜现在运行在尾随地球但处于外侧的周期达372.5天的轨道上，它最大限度回避了太阳和地球的影响，能够长期在稳定平台上观测目标，同时跟地球保持高速通信。

2.“火眼金睛”。开普勒空间望远镜观测系外行星的方式是凌日法，即行星挡在恒星前面时会导致恒星的亮度稍微降低，如果观测到连续三次凌日，就可以确定它是颗凌日行星，从而得到它的轨道周期、大致大小等信息。

3.明察秋毫。可以想象，“开普勒”观测到的恒星与地球之间的距离以光年计，这么远的距离恒星不过是一个不起眼的小点，而观测它微弱的亮度变化更是难上加难，必须要求望远镜能够看到极其微弱的细节。而开普勒望远镜的观测精度达到了惊人的0.01%星等。这是个什么概念呢：就好比是人的肉眼看一个极亮的探照灯，已经看不到任何东西了，但此时有一粒极小的灰尘从灯前飞过对探照灯亮度造成的影响，却可以被望远镜观测到。

4.“目不转睛”。行星凌日并不容易观测到，而宇宙又是如此之大且充满了各种干扰。开普勒空间望远镜发射后，目前观测目标定位在天鹅座附近的一小块星空，每隔80天做出一定变化。它每次观测数量多达14.5万颗恒星，每隔30分钟就会拍一张照片，对比它们的区别，如果有任何一颗恒星出现亮度异常，就要继续确认是否发生了行星凌日现象。

已确认2652颗系外行星

▲ 开普勒-90系统行星大小和太阳系行星大小对比示意图

▲ 行星凌日光线变化图

截至2018年4月13日，开普勒空间望远镜已经确认了2652颗系外行星，随着任务的继续这个数据还在不断增加。人类这么多年来总共才发现并确认了3767颗系外行星，开普勒空间望远镜的发现远远超过了任何一种地面望远镜和空间望远镜的观测结果，更何况的它的观测能力也远超其他望远镜。

北京时间2017年12月15日夜间，美国宇航局放出了一个重磅新闻：开普勒空间望远镜在距离地球2545光年的地方发现了另一个“太阳系”：有共计8颗行星围绕着一个暂时被命名为开普勒-90的恒星运动，这颗恒星与太阳非常接近。

而人类目前已知的含有行星的天体系统中，仅仅它和太阳系拥有8颗行星，着实是两个庞大的家族！但更让人吃惊的还在后面。

事实上这个新“太阳系”数据被记录下来后，科学家在经过分析后，认为这里可能拥有6颗～7颗行星。对于一些多行星的系统来说，距离恒星过近的行星往往由于体积过小和公转周期过快，很难被确认。但这个时候能够深度机器学习的人工智能出现了，它来自于谷歌研发人工智能的专业团队。

人工智能的加入

相信整个人类还处在被阿尔法狗虐智商、被Atlas人形机器人虐身体素质的阴影里没有出来，而这次它们要出来虐世界上最顶级的科学家们了。研发团队找科学家们要了15000组开普勒观测到、被科学家们花了数年后确认已经是完全正确的信号，于是这套智能系统开始分析它们，从0学习如何辨别系外行星。

▲ “开普勒”发现的行星数量

按照谷歌团队技术负责人的说法：“仅仅用了两个小时，它（人工智能）就能分析完所有的数据”。而美国宇航局的科学家们在用新数据对它进行考核之后说：“它的考试成绩达到了96分！（96%的正确率）”。

这远不是顶级科学家可以在两个小时内达到的成绩。发现了人工智能的强大之后，科学家们迅速把他们完全搞不定的数据扔给它处理，尤其是那些拥有较多行星数量的系统。不出意外，人工智能在开普勒-90系统中发现了科学家们未曾发现的开普勒-90i，这是一颗周期仅有14.4天的较小岩石质地（类地）行星，它也确认了另外7颗的准确信号。

人工智能团队“建议”科学家们持续观测这个系统，它们一定会有更大发现。

▲ TESS 卫星

按照开普勒空间望远镜工作这几年的状态，它发现几乎每一个恒星附近都存在行星系统，而每六个系统里就有一颗类似地球的行星处在宜居带上。在宜居带内，行星上可能存在液态水，也可能孕育与地球类似的生命。

然而，目前银河系里估计出来的恒星数量大约有1000亿～ 4000亿个！目前人类已经观测到的宇宙中，像银河系这样的星系大约有1000亿个！目前人类的研究还在不断把人类认识到的宇宙持续扩大！

因此，美国宇航局科学家根据开普勒空间望远镜的数据统计，估计宇宙中像地球一样的行星数量大约为以下这个级别：

16,999,999,999,983,000,000,000

但这还没完，凌日系外行星巡天望远镜（TESS）已经发射，詹姆斯·韦伯望远镜将在2020年发射，广域红外巡天望远镜将在2020年发射。它们将极大提升人类对系外行星的了解，人类发现的系外行星数量预计将呈几何级数上升。

人工智能开始涉足人类最顶级的科研，而未来这些空间望远镜的数据必然也越来越多依靠它们来分析。如果真的发现了外星人的微弱信号，无疑也是人工智能最先发现。

但是将会是谁,是否、何时、如何做出回答呢？