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前不久确认发现的行星开普勒452b被称为地球的“孪生兄弟”，是最有可能拥有生命的候选者
在
很多新闻报道中，系外行星往往被称为“超级地球”、“最类似地球的行星”、“第二地球”等，这似乎描绘了一个光明的前景，人类未来有可能移居到这些星球上去。但作为冷静的探索者，我们需要思考这些系外行星是否真的像地球一样，人类未来是否真的有可能移居到这些行星。
什么是开普勒452b
在对美国航空航天局（NASA）的开普勒望远镜（Kepler）为期4年任务期间获取的全部数据进行分析之后，天文学家发布了太阳系外行星候选者的全新名录。在开普勒望远镜业已发现的4175颗行星以外，这份名录又增加了500多颗新的候选行星。
开普勒空间望远镜通过观测恒星亮度中出现的周期性变暗，来分辨可能存在的行星。然而，确定这些行星真的存在，则需要借助其他设备展开后续观测，通常是搜寻它们的主星是否会发生轻微的摇摆。按照过去的经验，开普勒发现的绝大多数行星候选者，后来都被确认为是真实存在的行星。负责编制这份名录的美国搜寻地外智慧文明研究所（SETI）科学家杰弗里·库格林说，“这份名录里包含了我们对开普勒的全部数据进行首次分析的结果。这些改进的分析将帮助天文学家更好地确定较小、较凉爽的行星的数目，这类行星是最有可能拥有生命的候选者。”
新公布的名录中包含12个行星候选者，它们的直径不到地球两倍，在各自恒星的所谓“宜居带”中环绕恒星运转。宜居带是指距离恒星不远不近的一个环带，行星在这里接收到的来自恒星的能量，允许液态水存在于行星的表面。在这些候选者中，第一个被确定真实存在的是开普勒452b。
开普勒452b与地球有多像
开普勒452b不能说是最像地球的太阳系外行星。举例来说，2014年宣布发现的开普勒186f，半径是地球的1.17倍；而今年年初宣布发现的开普勒438b，半径更是只有地球的1.12倍。这两颗行星都处在各自恒星的宜居带内，也都比开普勒452b更接近于地球的大小。只不过，那两颗行星所环绕的恒星，都要比太阳小得多，也暗得多。而开普勒452b行星距离地球1400光年，绕着一颗与太阳非常相似的恒星运行。那颗恒星的质量比太阳多4%，亮度则要多出20%。开普勒452b到那颗恒星的距离，跟地球到太阳的距离相同。连表面温度都一模一样。因此，如果把恒星也考虑进来的话，开普勒452b就当仁不让，确实称得上是“另一个地球”，只不过它本身还是不太像地球罢了。
有趣的是，尽管开普勒452b的主星不论大小还是亮度，都跟我们的太阳非常相似，但这颗恒星的年龄要比太阳老15亿年。因此，这颗行星让我们有机会预览未来的地球可能的模样。
开普勒452b的直径比地球大60%，这是开普勒的观测数据能够精确测定的。基于它的直径，以及它所环绕的恒星类型，开普勒452b是岩石星球的可能性，高于以往开普勒发现的其他行星。它还有可能拥有厚厚的大气层和大量的水。它的大小介于地球和海王星之间，是开普勒发现的数量最多的一类行星。不过在我们自己的太阳系中，并不存在这样的行星。开普勒452b环绕恒星运行一周需要385天，比地球公转周期长3个周期。该行星位于恒星宜居地带，开普勒452b表面可以维持液态水的存在。水被认为是生命进化的重要元素，因此开普勒452b是迄今发现最有可能潜藏外星人的系外行星。
由于我们还无法测量开普勒452b的质量，天文学家依据模型估算了它的质量范围，最有可能的数值是地球质量的5倍。按照模型，这样一颗大质量的岩石行星，很可能至今仍然有活跃的火山活动。
移居第二地球依旧遥远
开普勒452b的发现，让我们距离目标，即了解宇宙中存在多少宜居行星，又更近了一步。如果是短期登陆探访，有很多太空探索的目的地可供人类选择，因为密闭的登陆舱和厚重的宇航服可以保护我们。但如果要移居到另一颗星球，这就要求找到一个适宜人类长期居住的天体，这个天体必须具备更为苛刻的条件：
首先，要有大气层的保护。以地球海平面的大气压力为1个标准大气压为标准，医院里的高压氧气治疗为1.4个大气压，珠穆朗玛峰顶约为0.41个大气压。如果系外行星的大气太稠密或太稀薄，人类的心肺功能都将难以承受。如金星表面是90个大气压，连载人登陆都无法实现，更不可能适合人类生存了。
除大气压外，还要拥有合理的大气成分和比例。地球大气的主要成分是氧气和氮气，而且要符合一定比例。氧气含量过高，人会发生醉氧，过低则会缺氧。但是，目前的探测手段还难以确定系外行星是否拥有大气层，更难以判断大气成分。从太阳系的经验分析，土卫六的大气是氮气和甲烷，木卫二为纯氧，金星大气主要为二氧化碳，可能大多数系外行星的大气成分主要为氮气、甲烷、二氧化碳等，根本不适合人类生存。除了氧气，地球大气层中的微量气体也发挥了很大作用，比如臭氧过滤掉了对人类危害最大的紫外辐射。系外行星如果没有臭氧层，人类患皮肤癌的概率将大大增加。
其次，要有液态水和适宜的温度。水是生命之源，根据地球的经验，生命的存在离不开水。有了水，才有可能形成生态系统，人与生物圈才能形成相互依赖、不断进化的生态系统，否则人类单独是难以长期生存的。实际上，现有科技手段还无法证实系外行星上是否有液态水，只能根据系外行星与恒星之间的距离来估算行星上的温度，并根据温度范围推断是否有液态水的存在，并非探明真的存在液态水。即使系外行星与恒星的距离位于宜居带内，也并不能保证行星表面具有适宜的温度。行星大气层的密度和成分将显著影响行星表面的温度。
根据达尔文的进化论，生命的演化需要经历漫长的历史。太阳作为太阳系的母恒星，是一颗中等质量的恒星，人类预测其寿命大约100亿年。现在太阳的演化已经过去约50亿年，地球的形成已历经了46亿年。地球诞生后8亿年才出现简单的生命，而人类的出现则不过250万年。换言之，太阳系诞生约50亿年后才繁衍出高度发达的文明。在宇宙中，如果母恒星的质量太大，其寿命就会比较短，它的行星就会来不及在母恒星的“有生之年”演化出相对复杂的生命。
再次，适宜居住的系外行星必须有一个岩石质的表面。只有这样，人类才可以继续生活在陆地上。由于系外行星的质量越小就越难观测到，所以早期发现的系外行星大多是木星那样巨大的气液态行星，并不适合生命生存。适宜居住的还要有一个完美的磁场，可以屏蔽来自恒星和恒星际的高能带电粒子；这些行星必须已经演化到了中年阶段，内部能量的释放比较温和，因为处于演化早期的年轻行星往往会狂暴地释放内部能量，地震和火山爆发的强度和频度太大，人类在这些自然灾害面前的生存机会将十分渺茫。
最后，系外行星所属的恒星的能量释放要比较稳定。否则人类在恒星爆发的超级带电粒子风暴面前只能坐以待毙。行星系统要已经演化到晚期阶段，大量的小天体碎片已经被大的行星吸积，行星际空间逐渐清朗，可以大大降低行星被小天体撞击的几率。
总之，人类之所以能在地球上生存，是因为地球穿了几层保护人类的防护衣。第一层是磁场，它屏蔽了大量高能带电粒子，保护我们免受高剂量辐射的伤害；第二层是大气层，它提供了人类呼吸所需的氧气和植物生长所需的二氧化碳，其中的臭氧又过滤掉对人体有害的紫外线；第三层是水圈，水作为载体，促进了地球各圈层之间的物质循环和生物的新陈代谢。目前，人类对开普勒452b表面是否存在大气，乃至其表面大气厚度、成分知之甚少。很多未解之谜有待探索。系外行星的想象虽然美好，但这美好的“远水”解不了人类面临的“近渴”，人类未来的命运还是系于地球。
国家天文台副研究员
在
很多新闻报道中，系外行星往往被称为“超级地球”、“最类似地球的行星”、“第二地球”等，这似乎描绘了一个光明的前景，人类未来有可能移居到这些星球上去。但作为冷静的探索者，我们需要思考这些系外行星是否真的像地球一样，人类未来是否真的有可能移居到这些行星。
什么是开普勒452b
在对美国航空航天局（NASA）的开普勒望远镜（Kepler）为期4年任务期间获取的全部数据进行分析之后，天文学家发布了太阳系外行星候选者的全新名录。在开普勒望远镜业已发现的4175颗行星以外，这份名录又增加了500多颗新的候选行星。
开普勒空间望远镜通过观测恒星亮度中出现的周期性变暗，来分辨可能存在的行星。然而，确定这些行星真的存在，则需要借助其他设备展开后续观测，通常是搜寻它们的主星是否会发生轻微的摇摆。按照过去的经验，开普勒发现的绝大多数行星候选者，后来都被确认为是真实存在的行星。负责编制这份名录的美国搜寻地外智慧文明研究所（SETI）科学家杰弗里·库格林说，“这份名录里包含了我们对开普勒的全部数据进行首次分析的结果。这些改进的分析将帮助天文学家更好地确定较小、较凉爽的行星的数目，这类行星是最有可能拥有生命的候选者。”
新公布的名录中包含12个行星候选者，它们的直径不到地球两倍，在各自恒星的所谓“宜居带”中环绕恒星运转。宜居带是指距离恒星不远不近的一个环带，行星在这里接收到的来自恒星的能量，允许液态水存在于行星的表面。在这些候选者中，第一个被确定真实存在的是开普勒452b。
开普勒452b与地球有多像
开普勒452b不能说是最像地球的太阳系外行星。举例来说，2014年宣布发现的开普勒186f，半径是地球的1.17倍；而今年年初宣布发现的开普勒438b，半径更是只有地球的1.12倍。这两颗行星都处在各自恒星的宜居带内，也都比开普勒452b更接近于地球的大小。只不过，那两颗行星所环绕的恒星，都要比太阳小得多，也暗得多。而开普勒452b行星距离地球1400光年，绕着一颗与太阳非常相似的恒星运行。那颗恒星的质量比太阳多4%，亮度则要多出20%。开普勒452b到那颗恒星的距离，跟地球到太阳的距离相同。连表面温度都一模一样。因此，如果把恒星也考虑进来的话，开普勒452b就当仁不让，确实称得上是“另一个地球”，只不过它本身还是不太像地球罢了。
有趣的是，尽管开普勒452b的主星不论大小还是亮度，都跟我们的太阳非常相似，但这颗恒星的年龄要比太阳老15亿年。因此，这颗行星让我们有机会预览未来的地球可能的模样。
开普勒452b的直径比地球大60%，这是开普勒的观测数据能够精确测定的。基于它的直径，以及它所环绕的恒星类型，开普勒452b是岩石星球的可能性，高于以往开普勒发现的其他行星。它还有可能拥有厚厚的大气层和大量的水。它的大小介于地球和海王星之间，是开普勒发现的数量最多的一类行星。不过在我们自己的太阳系中，并不存在这样的行星。开普勒452b环绕恒星运行一周需要385天，比地球公转周期长3个周期。该行星位于恒星宜居地带，开普勒452b表面可以维持液态水的存在。水被认为是生命进化的重要元素，因此开普勒452b是迄今发现最有可能潜藏外星人的系外行星。
由于我们还无法测量开普勒452b的质量，天文学家依据模型估算了它的质量范围，最有可能的数值是地球质量的5倍。按照模型，这样一颗大质量的岩石行星，很可能至今仍然有活跃的火山活动。
移居第二地球依旧遥远
开普勒452b的发现，让我们距离目标，即了解宇宙中存在多少宜居行星，又更近了一步。如果是短期登陆探访，有很多太空探索的目的地可供人类选择，因为密闭的登陆舱和厚重的宇航服可以保护我们。但如果要移居到另一颗星球，这就要求找到一个适宜人类长期居住的天体，这个天体必须具备更为苛刻的条件：
首先，要有大气层的保护。以地球海平面的大气压力为1个标准大气压为标准，医院里的高压氧气治疗为1.4个大气压，珠穆朗玛峰顶约为0.41个大气压。如果系外行星的大气太稠密或太稀薄，人类的心肺功能都将难以承受。如金星表面是90个大气压，连载人登陆都无法实现，更不可能适合人类生存了。
除大气压外，还要拥有合理的大气成分和比例。地球大气的主要成分是氧气和氮气，而且要符合一定比例。氧气含量过高，人会发生醉氧，过低则会缺氧。但是，目前的探测手段还难以确定系外行星是否拥有大气层，更难以判断大气成分。从太阳系的经验分析，土卫六的大气是氮气和甲烷，木卫二为纯氧，金星大气主要为二氧化碳，可能大多数系外行星的大气成分主要为氮气、甲烷、二氧化碳等，根本不适合人类生存。除了氧气，地球大气层中的微量气体也发挥了很大作用，比如臭氧过滤掉了对人类危害最大的紫外辐射。系外行星如果没有臭氧层，人类患皮肤癌的概率将大大增加。
其次，要有液态水和适宜的温度。水是生命之源，根据地球的经验，生命的存在离不开水。有了水，才有可能形成生态系统，人与生物圈才能形成相互依赖、不断进化的生态系统，否则人类单独是难以长期生存的。实际上，现有科技手段还无法证实系外行星上是否有液态水，只能根据系外行星与恒星之间的距离来估算行星上的温度，并根据温度范围推断是否有液态水的存在，并非探明真的存在液态水。即使系外行星与恒星的距离位于宜居带内，也并不能保证行星表面具有适宜的温度。行星大气层的密度和成分将显著影响行星表面的温度。
根据达尔文的进化论，生命的演化需要经历漫长的历史。太阳作为太阳系的母恒星，是一颗中等质量的恒星，人类预测其寿命大约100亿年。现在太阳的演化已经过去约50亿年，地球的形成已历经了46亿年。地球诞生后8亿年才出现简单的生命，而人类的出现则不过250万年。换言之，太阳系诞生约50亿年后才繁衍出高度发达的文明。在宇宙中，如果母恒星的质量太大，其寿命就会比较短，它的行星就会来不及在母恒星的“有生之年”演化出相对复杂的生命。
再次，适宜居住的系外行星必须有一个岩石质的表面。只有这样，人类才可以继续生活在陆地上。由于系外行星的质量越小就越难观测到，所以早期发现的系外行星大多是木星那样巨大的气液态行星，并不适合生命生存。适宜居住的还要有一个完美的磁场，可以屏蔽来自恒星和恒星际的高能带电粒子；这些行星必须已经演化到了中年阶段，内部能量的释放比较温和，因为处于演化早期的年轻行星往往会狂暴地释放内部能量，地震和火山爆发的强度和频度太大，人类在这些自然灾害面前的生存机会将十分渺茫。
最后，系外行星所属的恒星的能量释放要比较稳定。否则人类在恒星爆发的超级带电粒子风暴面前只能坐以待毙。行星系统要已经演化到晚期阶段，大量的小天体碎片已经被大的行星吸积，行星际空间逐渐清朗，可以大大降低行星被小天体撞击的几率。
总之，人类之所以能在地球上生存，是因为地球穿了几层保护人类的防护衣。第一层是磁场，它屏蔽了大量高能带电粒子，保护我们免受高剂量辐射的伤害；第二层是大气层，它提供了人类呼吸所需的氧气和植物生长所需的二氧化碳，其中的臭氧又过滤掉对人体有害的紫外线；第三层是水圈，水作为载体，促进了地球各圈层之间的物质循环和生物的新陈代谢。目前，人类对开普勒452b表面是否存在大气，乃至其表面大气厚度、成分知之甚少。很多未解之谜有待探索。系外行星的想象虽然美好，但这美好的“远水”解不了人类面临的“近渴”，人类未来的命运还是系于地球。
国家天文台副研究员