外星人猎手笔记：系外行星能否维持生命，归结于几项基本的准则
图源自：帕森特·拉比
年，天文学家亚历山大·沃尔兹森和戴尔·费雷欧在观察一颗远在光年以外的脉冲星时，发现了一些异象。这颗脉冲星本应像平常一样有节奏地发射脉冲光线的活动似乎突然停止了。
这一不寻常的变化背后的原因直接导致了一项足以改写天文学探测历史的重大发现的问世：这颗脉冲星拥有两颗绕其公转的行星。
它们是在我们已知的太阳系外有史以来第一批被发现的行星。因此，一门专门致力于研究以及寻找其中可能像地球一样存在并维持生命的系外行星的新兴学科应运而生。
那么，想要维持生命，我们需要一些什么基本元素呢？Inverse杂志与专家们进行了深入的对话，以便探明在他们看来，宇宙中其他地方构成宜居条件的关键因素有哪些。
宇宙中究竟有多少行星？
目前，我们已知大约有颗系外行星围绕着它们各式各样的中心恒星公转着，除此之外还有超过颗等待确认的疑似行星的天体。
系外行星研究热潮的兴起很大程度上归功与国家航空航天局（NASA）的“开普勒计划”和“系外行星勘探卫星”部署计划（TESS）。开普勒望远镜通过对遥远的恒星进行放大拍摄以探测其宜居带内是否有行星绕其运行，与此同时TESS也在对天空中最明亮的20万颗恒星进行观测。
支撑着这些努力的，就是一份对能否寻找到和我们这个世界相似的另外一个世界的期望。换言之，就是寻找到另一个存在生命的世界。这样，我们最终或许就能解开我们是否在宇宙中只是孤独的存在这样一个疑问了。
图解：我们是宇宙中孤独的存在吗？
不过不得不说的是，宜居——或从更深层的意义来讲，生命将以何种形式呈现，在天文学界可谓百家争鸣。
这个问题一部分源自我们自身在宇宙中的孤立状态。来自佐治亚理工学院物理研究院的研究员比利·夸尔斯称：“在我们满足对其他星球生命形态的想象而借鉴载体时，我们只有可怜的一种模型，就是我们自己。”
“关于我们应当做出怎样的预测，学术界存在着许许多多的争议。”夸尔斯告诉我们，“不过寻找那些我们已经认识的事物还是很简单的。”
系外行星需要拥有大气层
科学家们着手的第一件事，就是尝试检测一颗系外行星上是否存在大气层，以及如果有，它的成分是什么。来自行星协会的行星地质学家艾米丽·莱科达瓦拉告诉我们：“探索行星大气层最主要的任务，就是尽可能详细地获取它的成分数据。”
一颗行星的大气层需要有足够的厚度以传导热量，而同时又提供阻隔以防止其逃逸进入太空。“以地球为例，如果我们的地球没有大气层，那么地表平均温度将下降到零下20摄氏度。”夸尔斯举例说。
正是因为独特的大气层，地球才成为与金星相比更宜居的行星。即便这两颗姊妹行星有很多相同之处，金星仍无法维持生命的存在，因为它那由高浓度的二氧化碳、氮化合物和硫酸构成的大气所带来的温室效应使其成为太阳系最炽热难耐的行星。
图解：金星是一颗类地行星，但它却拥有地狱一般的大气层
“但是，要想摸索出如此遥远的系外行星的大气层绝非易事，”莱科达瓦拉说，“整个宇宙里我们获取了足够信息的行星屈指可数。”她还说，改进现有仪器将是不断推进宇宙生命搜寻工作的“坚实第一步”。
系外行星需要存在液态水
一颗恒星位于其中心恒星的宜居带，也就意味着它刚好处在一个最理想的距离范围内，这个距离不会使它受到恒星过高的热能或太空中极寒的影响，以至于液态水刚好能够在其表面留存。这种不会太热也没有太冷的脆弱平衡状态给了这个特殊区域另一个名称：黄金生命带。
地球上，水以一种溶剂的形态运作着，也就是说其它物质溶解在水中，以实现化合物、矿物质以及其他有机分子在构建生物圈过程中的传输和交换。
而地球也是目前为止唯一被证实表面存在液态水的天体。
然而，莱科达瓦拉指出，水可能是最好的溶剂，但并不是唯一的。科学家一度猜测，在土星最大的卫星——土卫六（泰坦）上曾存在过生命，即便其表面布满的是液态甲烷和乙烷而非水。这仍然可以支撑某些甲基生命体的存在。
系外行星需要一个稳定的能量来源
“黄金生命带”吸引了我们绝大部分的注意力。但其实在一颗母恒星的宜居带之外，行星也并非不可全身而退。如果它能拥有某些其他的能量来源方式，它也可以维持住生命。这种能源可以来自它的母恒星，也可以来自其自身的化学能或地热能。
在木星已知79颗卫星之一的木卫二（欧罗巴）上，这种现象是真实存在的。欧罗巴远在太阳的宜居带之外，但木星强大的磁场辐射给这颗卫星提供了足够多的能量以至部分人相信其冰封的外壳之上仍可能存在生命。
图解：虽然木卫二远在太阳宜居带之外，它仍有能够维持生命的能量来源
欧罗巴和金星的情况都与“宜居带”这一学术观点背道而驰。“有些人反对这个观点，因为他们想亲自登上木卫二并证明那里确实有生命存在。”夸尔斯说。
系外行星需要一颗合适的母恒星
包括宜居性在内，我们太阳系所有的一切都归功于太阳的精心布置安排。我们的母恒星是一颗非常稳定且易于预测的恒星。然而对于太阳系外的其他行星系统来说，事实并不都是如此。那些遥远的行星可能正绕着一颗暴怒无常、极不稳定的恒星公转着。
稳定，意味着一颗恒星既不会不可预知地释放光和辐射，也不会发生强大到足以使行星生命灭绝的大爆发，这也是生命在其他星球存在所必需的一个关键因素。
“这恐怕是最难满足的一个条件了。”莱科达瓦拉说，“环境的稳定性必须是持久的。我们的太阳非常稳定，但宇宙中其他的绝大部分恒星并不是这样。”
我们真的能够在太空中寻找到其他生命吗？
对拥有宜居环境的系外行星的搜寻工作终有一天会实现天文学界的一个梦想，它将一劳永逸地回答这样一个问题：茫茫宇宙中我们是否只是唯一。
“这个观点就是，当你望向一片‘类地’的地方时，你可能可以发现生命迹象，但也可能发现不了。”莱科达瓦拉说，“这将揭秘我们的形态在宇宙中是不是普遍存在的。”
但是，寻找宜居环境和搜寻与我们自身相似的智慧生物或是《星球大战》中那样的无数先进文明之间存在本质的区别。生命可能以任何方式存在——或是我们所熟知的，或者干脆就是彻彻底底的外星人。以火星为例，它被推测在其布满尘埃的表面下存在着类似我们普通家庭中的微生物。科学家认为某种程度上火星表面也存在这类微生物的寄主生命体。与此同时，科学家们当然也认为，在泰坦上也存在着某种超乎我们认知、基于甲烷这类碳氢化合物（烃）而诞生的生命形态。
图解:这是一张土卫六（泰坦）的照片，某些科学家认为它的表面可能有甲基生命体存在
假如我们真的在宇宙中发现了其他生命，我们又会陷入另一个更加让人无语的困扰之中。地球与这些行星之间来来回回的信息传递将耗费千百年的时间，因为这些星球离我们实在是太过遥远。
任何人如果准备计划打包好行李移居到另外一颗宜居的行星上去，那他们都将面临同一个问题：光是路途上耗费的时间就已经是无穷无尽的了。
“我们将需要更多新的物理学说，”夸尔斯说，“我们必需探索出一些全新的东西来缩小这种时空上的差距。”
当然，还有许许多多更人性化的理由促使我们去探索浩瀚宇宙中那些既熟悉又陌生的行星天体。
“很多人投身于系外行星研究的原因仅仅是因为这看上去很酷。”莱科达瓦拉感叹道，“太阳系里，我们只有8颗行星，而在这之外，我们探寻的是形态完全不同、种类极为丰富多样的行星。”
毕竟，多样性，也是生命本身的趣味所在。
参考资料
1.WJ百科全书
2.天文学名词
3.inverse-Rigel
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