宇宙里到底有沒有另一個地球?有沒有和我們一樣的生命?
自從人類發(fā)現(xiàn)第一顆系外行星以來,這個問題就一直困擾著天文學(xué)家。
時至今日,人類已確認(rèn)的系外行星數(shù)量超過6000顆,但它們絕大多數(shù)要么是像木星、海王星那樣的氣態(tài)巨行星,要么是軌道離恒星過近或過遠(yuǎn),根本無法讓液態(tài)水穩(wěn)定存在的行星。
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所以在這茫茫星海中,我們到底應(yīng)該把目光投向哪些行星呢?
2026年3月19日,來自康奈爾大學(xué)的科研團(tuán)隊(duì),公布了一份詳細(xì)的宜居行星重點(diǎn)探索名單,為天文學(xué)家指明了一個方向,該研究已發(fā)表在《皇家天文學(xué)會月刊》上。
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這次的研究團(tuán)隊(duì)整合了,歐洲航天局蓋亞衛(wèi)星DR3數(shù)據(jù)集的高質(zhì)量恒星參數(shù),以及NASA系外行星檔案館截至2025年12月20日的全部已確認(rèn)系外行星數(shù)據(jù),給所有已知行星做了一次全維度的宜居性大篩查。
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進(jìn)入這份名單,行星必須跨過兩道核心門檻。
第一道,它必須是巖質(zhì)行星,也就是和地球一樣以巖石為主要構(gòu)成的固態(tài)行星。
團(tuán)隊(duì)為此劃定了兩條硬標(biāo)準(zhǔn):有實(shí)測半徑的行星,且半徑不得超過地球的2倍;暫無實(shí)測半徑,僅有質(zhì)量數(shù)據(jù)的行星,質(zhì)量不得超過地球的5倍,超出這個范圍,行星大概率不具備巖質(zhì)結(jié)構(gòu),也無法在表面長期穩(wěn)定留存液態(tài)水。
第二道,它必須運(yùn)行在宜居帶內(nèi),簡單來說,宜居帶就是恒星周圍的一個特定軌道范圍,行星身處其中時,表面溫度既不會高到讓液態(tài)水完全蒸發(fā)逃逸,也不會低到讓水永久凍結(jié),能為液態(tài)水的穩(wěn)定存在提供基礎(chǔ)條件。
而對于宜居帶,團(tuán)隊(duì)也設(shè)置了兩道篩選門檻。
第一套是經(jīng)驗(yàn)宜居帶,這是完全基于太陽系的實(shí)測邊界劃定,參考了近期金星內(nèi)邊界(對應(yīng)1.76倍地球當(dāng)前太陽輻照度,再靠近恒星就會徹底失去表面液態(tài)水),和早期火星外邊界(對應(yīng)0.32倍地球當(dāng)前太陽輻照度,再遠(yuǎn)離恒星就無法維持液態(tài)水)。
這套標(biāo)準(zhǔn)的篩選范圍更寬,團(tuán)隊(duì)按照這個標(biāo)準(zhǔn)最終篩出了45顆符合要求的巖質(zhì)行星,其中27顆是凌星行星,這類行星特別適合通過透射光譜觀測大氣成分。
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第二套是更保守的3D宜居帶,基于3D全球氣候模型,相比傳統(tǒng)一維經(jīng)驗(yàn)宜居帶,它更貼合真實(shí)行星大氣物理過程,它的核心是通過三維氣候模擬,計算出行星表面能長期穩(wěn)定存在液態(tài)水的恒星周圍軌道范圍,這個標(biāo)準(zhǔn)下,內(nèi)邊界比經(jīng)驗(yàn)宜居帶更嚴(yán)格,外邊界則與經(jīng)驗(yàn)宜居帶幾乎一致,在這套標(biāo)準(zhǔn)下,最終僅篩出24顆巖質(zhì)行星,其中15顆為凌日行星。
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值得一提的是,最終入選的所有行星,都不圍繞雙星或多星系統(tǒng)運(yùn)行。
這份目錄絕非簡單的行星名單,而是為天文學(xué)家劃分了不同的科學(xué)研究方向,每一類目標(biāo)都有專屬的觀測價值。
首先是黃金觀測目標(biāo),也就是最適合現(xiàn)有望遠(yuǎn)鏡開展大氣觀測的行星。
團(tuán)隊(duì)給所有凌日行星嚴(yán)格計算了透射光譜度量,這個分?jǐn)?shù)越高,就越容易通過韋伯望遠(yuǎn)鏡等設(shè)備穿透行星的大氣層,識別其中是否存在氧氣、甲烷等與生命活動相關(guān)的氣體。
排在榜單前列的是我們熟知的TRAPPIST-1系統(tǒng)的d、e、f、g四顆行星,以及距離地球約49光年的LHS 1140 b,這幾顆也正是目前韋伯望遠(yuǎn)鏡的重點(diǎn)觀測對象。
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第二類是地球雙胞胎候選體,論文中明確這類行星接收的恒星通量,與地球從太陽獲得的能量誤差在±15%以內(nèi),包括凌日的TRAPPIST-1 e、TOI-715 b、Kepler-1652 b,以及非凌日的,距離太陽系僅4.2光年的比鄰星b。
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這些行星的光照條件與地球高度接近,如果它們擁有合適的大氣,表面環(huán)境很可能與地球十分相似。
除了尋找生命跡象,這份目錄還有一個核心科學(xué)目標(biāo):探明宜居性的真實(shí)邊界。
團(tuán)隊(duì)專門篩選出了宜居帶內(nèi)外邊緣的行星:比如內(nèi)邊緣的K2-239 d、TOI-700 e,剛好踩在高溫是否會讓水徹底逃逸的分界線上;還有外邊緣的TRAPPIST-1 g、GJ 1002 c,則卡在能否通過二氧化碳溫室效應(yīng)維持液態(tài)水的極限位置。
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對這些行星的觀測,能直接驗(yàn)證我們現(xiàn)有的宜居帶理論是否準(zhǔn)確,是否需要修正。
同時,團(tuán)隊(duì)還選出了高偏心率軌道的行星,比如偏心率達(dá)0.33的Ross 508 b,團(tuán)隊(duì)通過時間平均通量判斷其處于宜居帶內(nèi),它的特殊軌道能幫我們解答一個關(guān)鍵問題:
軌道帶來的恒星輻射變化,會對行星的宜居性產(chǎn)生怎樣的影響?大氣能否緩沖這種輻射波動,讓行星長期維持宜居環(huán)境?
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還有一個備受關(guān)注的細(xì)節(jié):行星的年齡。
地球形成至今約46億年,用了數(shù)十億年才演化出復(fù)雜生命。
一顆行星的宿主恒星年齡越老的話,就意味著它可能擁有更充足的時間讓生命誕生、演化。
團(tuán)隊(duì)通過文獻(xiàn)檢索,補(bǔ)全了目錄中10顆宿主恒星缺失的年齡數(shù)據(jù),更新了6顆恒星的年齡結(jié)果。
數(shù)據(jù)顯示,在30顆有可靠年齡估計的宿主恒星中,有17顆恒星(對應(yīng)24顆系外行星)的標(biāo)稱年齡比太陽更老(標(biāo)稱年齡是最優(yōu)估算的中間值,并非恒星的絕對真實(shí)年齡)。
其中標(biāo)稱年齡最老的K2-239 d,達(dá)到了133.2億年,接近宇宙的年齡,但它的年齡測量誤差極大,下限僅為38.2億年,比地球還年輕,真實(shí)年齡仍需后續(xù)觀測進(jìn)一步確認(rèn)。
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當(dāng)然,這份目錄絕非宜居行星的最終定論。
這份目錄最大的價值是為當(dāng)前和未來的望遠(yuǎn)鏡指明了觀測方向。
無論是正在工作的韋伯望遠(yuǎn)鏡,還是未來即將建成的極大望遠(yuǎn)鏡,都能從這份目錄中找到適配自身觀測能力的目標(biāo)。
就像團(tuán)隊(duì)成員所說的,我們現(xiàn)在還無法確定生命能在怎樣的環(huán)境中誕生。
但第一步就是先搞清楚該往哪看,而這份目錄,正是人類在尋找宇宙鄰居的漫漫長路上,一座最新、最亮的燈塔。
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