美国宇航局官员今天发布了一条预期消息:美国宇航局将于今晚(7月23日)24点发布开普勒行星搜索计划的最新发现。

让我们首先回顾一下开普勒作为“行星猎人”的杰出记录。

开普勒任务是世界上第一个探测太阳系外类地行星的宇宙飞船。通过观察行星的“凌日”现象,它在天鹅座和天琴座的大约10万个恒星系统中寻找与地球相似的行星。1995年,人类首次发现了太阳系外的行星——围绕其他恒星运转——比如我们的太阳。这些系外行星,尤其是那些与地球大小相似的,是21年前科幻小说中的情节。今天,我们已经发现了数千颗系外行星,天文学家已经接近另一个地球,这是他们几千年来梦寐以求的目标。

艺术家想象开普勒-186f,第一颗被证实大小的行星-地球186f,在一个适宜居住的区域围绕一颗遥远的恒星运行。

自2009年3月发射以来,开普勒任务致力于在“可居住区”寻找类地行星。目前,它已经发现了1000多颗类地行星和3000多颗候选行星。

什么是可居住区?

天文学中所谓的“可居住区”是指围绕恒星的一定距离范围,在这个范围内,水可以以液体形式存在。由于科学家认为液态水是生命生存不可或缺的元素,如果一个行星在这个范围内,那么它被认为有更大的机会有生命,或者至少有一个生命可以存在的环境。以太阳系为例,总共有8颗行星。只有地球有宜人的温度,这使得水能以液态形式长期存在于地球表面。根本原因是地球和太阳之间的距离既不太近也不太远,而且接收到的太阳辐射也恰到好处。能够满足这一条件的围绕太阳的区域被称为“可居住区”。

让我们回顾一下人类寻找“另一个地球”的历史。

1992年,天文学家首次发现了“超级地球”的存在。

2005年,科学家发现了行星“gliese 876d”。但是因为它的“太阳”——红矮星——温度低,光线弱,即使离“太阳”很近,表面温度仍然低至零下200℃。在如此低的温度下,生命几乎不可能存活。

2007年4月,科学家们认为距离地球20光年的红矮星格利泽581的卫星“格利泽581c”可能适合生命存在。

2008年6月,瑞士日内瓦天文台的科学家宣布他们发现了五个新的“超级地球”,其中三个围绕一颗比太阳稍小的恒星旋转。

2010年9月,卡内基华盛顿研究所和加州大学的科学家发现,“格里斯581g”可能适合生命。

2011年12月,美国宇航局宣布开普勒-22b有望成为“第二个地球”,因为它不仅表面有液态水,还能保持21℃的温度。

2014年4月,美国宇航局宣布,美国科学家首次在一个非常接近地球186度的寒冷星系中发现了一颗行星“开普勒-186度”。它可能含有液态水,适合人类居住,距离地球约500光年。

2015年3月,英国天文学家证实了“超级地球”的存在——格利泽581d,大约是地球的三倍大,是第一颗在太阳系外可居住区发现的行星。“格利泽581d”于2007年首次被发现。天文学家在2010年收到了它的信号。然而,在2014年,美国科学家将这些信号确定为由太阳黑子引起的“数据噪声”,而“格利泽581d”及其轨道红矮星“格利泽581”并不存在。然而,英国科学家用更精确的研究方法证明了格利泽581d确实存在。

Gliese 581 d

在同一个月,美国国家航空航天局还宣布,在太阳系最大的卫星——木卫三的冰冠下有一片咸海。包括东京大学和海洋研究与发展研究所在内的研究小组分析了土星探测器获得的观测数据,发现在土卫二南极30到40公里厚的冰层下有一个大约10公里深的液体海洋。

人类有可能移民到其他星球吗?

如果我们想移民到另一个星球,我们必须克服哪些困难?

障碍一:寻找宜居行星

作为一个可以接受来自地球的移民的星球,除了水作为生命之源和万能溶剂之外,它还需要至少满足以下条件:

首先是能源。最明显的能量来源是行星或卫星的恒星。以地球为例,阳光促进植物的光合作用,光合作用产生的营养可以直接或间接地被地球上的生命用作燃料。

第二是时间。科学家认为,能够居住在行星上的恒星需要存在至少数十亿年,才能有足够的时间让生命进化。地球就是一个很好的例子。地球大约有46亿年历史,生命进化了至少11亿年。

此外,要成功孕育生命,行星必须有适合分子循环的外壳系统,恒星有相对稳定的辐射,行星本身有磁场保护生命免受带电粒子风暴和其他条件的影响。

障碍二:如何到达

根据航天飞机目前的速度,它将需要大约15万年才能到达距离地球4光年的行星。如果人类想移民到其他星球,他们必须制造至少和光速一样快的交通工具。据报道,美国空军和美国国家航空航天局目前正在秘密研究一种“空间引擎”飞机。一旦测试成功,从地球到火星只需要3个小时,到距离地球11光年的星球需要80天。

障碍3:解决生命支持问题

目前,美国、俄罗斯等国家已经在国际空间站种植了100多种农作物。果蝇、蜘蛛、鱼和其他动物也可以在失重状态下生长和繁殖。如果这项技术能够应用到可居住的星球上,人类生存的问题将很容易解决。

此外,人类移民到另一个星球后能否繁衍也是一个问题。一位法国科学家发现,在失重状态下,活细胞的重要结构不能正常形成,这意味着人类在接近失重状态下不能长时间生存和繁殖。

此外,所谓的可居住性的定义受到了质疑和挑战:人类对生命的理解有多深?液态水真的是所有生命的先决条件吗?在可居住区外发现了液态水的证据。可居住的行星(卫星)必须位于可居住区吗?如何基于其他溶剂来定义生命的“宜居性”?可居住行星的定义合适吗?人类要回答的问题太多了。