根據(jù)科學(xué)家的研究我們能夠知道,我們的地球是一顆有生命存在的星球,在地球上生活著各種各樣的生物,有海洋生物、有陸地生物、有兩棲生物和微生物等等,人類是地球上最有智慧的生命,從誕生以后就開始不斷的研究和探索世界的奧秘,這么多年過去了,現(xiàn)在人類已經(jīng)能夠走出地球探索宇宙,這說明人類科技發(fā)展的速度很快,人類走出地球以后,最想要知道的事情就是,在宇宙中除了地球生命之外,是不是還存在外星生命?帶著這些疑問,人類走上了探索宇宙的道路,根據(jù)科學(xué)家多年來對宇宙中天體的觀測,現(xiàn)在人類已經(jīng)確認(rèn)的系外行星數(shù)量超過了6000顆,但是他們絕大多數(shù)要么像木星、海王星那樣的氣態(tài)行星。
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要么就是軌道離恒星過近或者過遠(yuǎn),根本無法讓液態(tài)水穩(wěn)定存在的行星,既然如此,那么我們應(yīng)該把目光投向哪些行星呢?在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(gè)方向,該研究已經(jīng)發(fā)表在《皇家天文學(xué)會月刊》上面,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日全部已經(jīng)確認(rèn)的系外行星數(shù)據(jù),給所有已知行星做了一次全維度的宜居性大篩查。進(jìn)入這份名單的行星必須跨過兩道核心門檻,第一個(gè)核心門檻就是,它必須是巖質(zhì)行星,和地球一樣,以巖石為主構(gòu)成的固態(tài)行星。
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巖石行星,顧名思義,是以硅酸鹽巖石為主要成分的天體。與那些體積龐大、主要由氫和氦構(gòu)成的氣態(tài)巨行星(如木星、土星)不同,巖石行星更像是宇宙中堅(jiān)實(shí)可靠的“磐石”。首先,它們擁有固態(tài)的表面。這是巖石行星最直觀的特征。無論是布滿隕石坑的水星,還是被厚厚云層包裹的金星,亦或是紅色的火星,人類或探測器都可以“腳踏實(shí)地”地登陸。這種固態(tài)表面之下,通常隱藏著復(fù)雜的內(nèi)部結(jié)構(gòu)。典型的巖石行星具有圈層結(jié)構(gòu),中心往往是一個(gè)以鐵、鎳為主的金屬核心,核心之外包裹著以硅酸鹽為主的地幔和地殼。這種結(jié)構(gòu)使得巖石行星雖然體積和質(zhì)量相對較小,但密度卻非常大。其次,巖石行星和氣態(tài)巨行星相比,巖石行星沒有太多光環(huán)。
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衛(wèi)星的數(shù)量也是非常少的,甚至像水星和金星那樣完全沒有衛(wèi)星,這主要是因?yàn)樗麄兊馁|(zhì)量比較小,引力不足以捕獲或者維持大量的環(huán)繞物質(zhì),再者,大氣層并非巖石行星的標(biāo)配,其狀態(tài)千差萬別,大氣層的存在與否,取決于行星引力的大小、磁場強(qiáng)度以及恒星的距離,水星幾乎沒有大氣,直接暴露在太陽輻射下,地球擁有適宜生命呼吸的氮氧大氣,而金星則被厚重的二氧化碳大氣層籠罩,溫室效應(yīng)失控,巖石行星的形成是一部跨越數(shù)千萬年的宏大史詩,其劇本由引力和碰撞共同書寫。目前科學(xué)界主流的觀點(diǎn)是“星云假說”。大約46億年前,太陽系還只是一團(tuán)巨大的、由氣體和塵埃組成的分子云。某種擾動(dòng)(可能是附近超新星爆發(fā)的沖擊波)使得這團(tuán)星云開始在自身引力作用下坍縮。星云中心形成了原太陽,而周圍的物質(zhì)則形成了一個(gè)旋轉(zhuǎn)的原行星盤。
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在這個(gè)盤中,巖石行星的誕生始于微小的塵埃顆粒。在距離恒星較近的內(nèi)側(cè)區(qū)域,溫度極高,水、甲烷等揮發(fā)性物質(zhì)無法凝結(jié)成冰,只有熔點(diǎn)高的金屬和硅酸鹽巖石能以固態(tài)形式存在。這些微小的塵埃顆粒在靜電力的作用下相互碰撞、粘連,像滾雪球一樣逐漸變大,形成了礫石、石塊,進(jìn)而成長為直徑數(shù)公里的“星子”。隨著星子越來越大,引力開始取代靜電力成為主導(dǎo)力量,星子之間發(fā)生了無數(shù)次的劇烈碰撞和合并,這一過程被稱為是吸積,在數(shù)百萬年的時(shí)間里,通過這種優(yōu)勝劣汰的大逃殺,少量巨大的原行星脫穎而出,形成了我們今天看到的類地行星。不過并不是所有的巖石行星都能夠誕生生命。
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科學(xué)家認(rèn)為,巖石行星的半徑不能夠超過地球的2倍,質(zhì)量不得超過地球的5倍,如果超出這個(gè)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,第二個(gè)必須的門檻,它必須在恒星系的宜居帶內(nèi),宜居帶,學(xué)術(shù)上稱為“星周盤宜居帶”,指的是恒星周圍的一個(gè)特定距離范圍。在這個(gè)范圍內(nèi),行星表面的溫度既不太高也不太低,理論上允許液態(tài)水長期穩(wěn)定存在。因?yàn)橐簯B(tài)水被公認(rèn)為生命之源,是生物化學(xué)反應(yīng)最關(guān)鍵的溶劑,所以這個(gè)區(qū)域被視為尋找地外生命的“黃金地帶”。在太陽系中,這個(gè)范圍大約是從距離太陽0.95天文單位(略小于日地距離)開始,延伸到1.70天文單位左右。地球恰好位于這個(gè)帶的中心附近,是完美的“樣板房”;火星位于邊緣,曾經(jīng)可能擁有液態(tài)水;而金星則太靠近內(nèi)側(cè)邊界,失控的溫室效應(yīng)使其變成了煉獄。
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不過宜居帶并非一成不變,宜居帶的大小和位置主要取決于恒星的脾氣,即光度和溫度,對于像太陽這樣的G型恒星,宜居帶適中,對于溫度較低、光度較暗的紅矮星,宜居帶會非常靠近恒星,甚至可能比水星到太陽的距離還要近,反之,對于明亮熾熱的恒星,宜居帶則會推得更遠(yuǎn),此外隨著恒星年齡的增長,光度增加,宜居帶還會像波浪一樣向外推移,那么只要處于宜居地帶就能夠誕生生命嗎?首先,“宜居帶”不等于“宜居”。僅僅位于宜居帶內(nèi),只是滿足了“溫度適宜”這一個(gè)條件。一顆行星要真正承載生命,還需要更多苛刻的“配套設(shè)施”。例如,它必須擁有足夠的大氣層來保溫和阻擋輻射,需要像地球一樣的磁場來抵御恒星風(fēng)的剝離,甚至需要板塊運(yùn)動(dòng)來維持碳循環(huán)。
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如果一顆行星位于宜居帶,但像火星一樣失去了磁場和厚大氣,或者像金星一樣雖然大小適中但大氣成分失控,那么生命依然無法立足。科學(xué)家按照這兩個(gè)必要條件,篩選出了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,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(jì)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(gè)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,最終進(jìn)入名單的所有行星,都不圍繞雙星或者多星系統(tǒng)運(yùn)行,要知道在雙星或者多星系統(tǒng)中,行星的誕生本身就需要面臨巨大的挑戰(zhàn),行星的形成始于塵埃和氣體在引力作用下相互碰撞、粘連,逐漸聚集成更大的天體。然而,在多星系統(tǒng)中,兩顆或多顆恒星產(chǎn)生的復(fù)雜且不斷變化的引力場會劇烈攪動(dòng)原行星盤。這會增加盤中物質(zhì)(行星胚胎)之間的碰撞速度,導(dǎo)致它們在碰撞時(shí)不是合并生長,而是相互撞碎,從而阻礙了行星的正常形成。研究發(fā)現(xiàn),雙星系統(tǒng)在相互靠近的過程中,會在其內(nèi)部形成一個(gè)“死亡地帶”或“不穩(wěn)定區(qū)”。在這個(gè)區(qū)域內(nèi),恒星的引力相互作用極為劇烈,絕大多數(shù)行星要么無法形成,要么在形成后很快被強(qiáng)大的引力甩出系統(tǒng),或被恒星吞噬。
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這也是為什么觀測到的圍繞雙星運(yùn)行的行星(被稱為“塔圖因行星”)非常稀少,且都位于這個(gè)不穩(wěn)定區(qū)域之外的原因。通過科學(xué)家的研究篩選,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。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。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。
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除了尋找生命跡象,這份目錄還有一個(gè)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。按照數(shù)據(jù)顯示,在30顆有可靠年齡估計(jì)的宿主恒星中,有17顆恒星的標(biāo)稱年齡比太陽更老,至于這些行星上面到底有沒有生命存在?目前還是一個(gè)未知數(shù),想要徹底了解這些行星上面是不是存在外星生命?最好的辦法就是親自登陸這些星球,這樣我們或許能夠發(fā)現(xiàn)上面是否存在生命,不過以目前人類的飛行速度來看,這顯然是不可能的。
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除非人類能夠大幅度的提升飛船的飛行速度,這樣才有機(jī)會登陸其它星球。
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