地球2.0

寻找恒星系统颇为简单，放眼夜空那些星星点点的都是恒星（除了金木水火土这五颗行星外，对了还要除了月球）。上一篇提到恒星的亮度和恒星的年龄有着对应关系，这是科学家们经过长期观测得出的结果，并为此建立了一张恒星体积温度亮度的速查图表-赫罗图。但在晚上那些越明亮的恒星就一定寿命很短吗？这里还要介绍一个概念视星等和绝对星等。距离是影响恒星观察亮度主要原因。夜晚最亮的是天狼星，他距离我们xx光年，排名x的参宿七，亮度仅次于天狼，但距离是天狼星的xx倍。如果把参宿七拉近到天狼星的位置可以想象的是它在夜空将会更亮。视星等就是恒星在夜空中看起来的样子。当科学家有了一颗恒星的视星等，再测得其距离就能算出这颗恒星的绝对星等。绝对星等的定义是将这颗恒星放到距离地球10个秒差距的位置就是大约32光年的位置然后我们观察到的光亮度就是绝对星等，所以绝对星等的值代表着这颗恒星的真正发光能力。我们的太阳视星等位-26（数值越小越亮），但它的绝对星等只有4.x，这个亮度在城市的夜空里很难寻找到。

著名夏季大三角分别是天琴座的织女星、天鹰座的河鼓二（牛郎星）和天鹅座的天津四。这三颗恒星构成了一个近似直角三角形的结构在夏季的夜空很容易找到。其中最亮的是织女星、牛郎星次之，相对最暗的是天津四。但从距离来看牛郎星离我们是最近的，这说明织女的发光能力要比牛郎星大得多。天津四虽然看起来是最暗的但它距离地球是织女的100倍，这颗星可能是我们肉眼可见恒星中实际发光能力最强的了。如果它替换我们的太阳，天津四的个头能直接吞没土星。

科学们将观测数据汇总后就得出一张恒星发光能力的图标，在这里除了个头和亮度能挂钩，恒星的温度也有对应关系。随着观测的深入，恒星的亮度和他的寿命也能找到联系，那些超亮的恒星需要燃烧更多的氢，寿命也就更低。所以我们就不会把搜索外星生命的目光聚焦在那些大个头恒星的附近。哪怕他们附近有宜居的行星，因为还没来得及进化出复杂的生命他们的母恒星就死亡了。

但寻找行星是一个相当艰巨的任务，因为宇宙太大，那些恒星最近的都要4光年，我们夜空中那些星星基本都在20-xxxx光年之间，寻找恒星系统内不发光的行星难度就像从上海观察围绕北京奥运火炬台转圈的飞蛾一样。但随着科技的进步我们对行星的寻找从一开始只能找到类似木星个头到现在能发现和地球个头相仿的行星。

一开始我们寻找行星的方法叫做-径向速度法或者也叫恒星摆荡法。第二个称呼比较好理解就是看恒星的摆动。恒星怎么会摆动呢？在印象中8大行星围绕太阳公转，而轨道的中心也是太阳的中心。其实并不然，太阳系所有天体都是绕着公共质心在运动，因为整个太阳系的大多数质量都集中在太阳上，所以这个质心就接近太阳的中心但两者并不吻合。在看地月系统，这个系统的质心是在离地心xxx公里处。如果从远处仔细观察，会发现月球绕地球旋转的同时，地球位置并不是原地旋转，感觉就是在前后左右的晃动。可以理解为月亮绕地球运动的同时，地球也受月球的引力被前后拉动。所以如果能观测到地球的前后晃动，就能计算出围绕它旋转天体的个头及公转周期。这就是径向速度法的原理，但这个方法的局限性在于只适合寻找大个头的行星，第一颗被确认的系外行星发现于1995年，位于飞马座内，编号飞马座x，根据计算该行星是一颗类木行星而且是一颗热木星，它距离母恒星太近表面温度高达1200度左右。碍于技术手段的限制人只好的10多年我们只能发现类木行星。这让对外星世界抱着美好期望的民众十分失望，因为我们无法想象任何生命能在其上生存。

2009年nasa开展了开普勒项目，将一个望远镜放到了太空，和哈勃望远镜以光学成像不同，开普勒主要职能是观察恒星的亮度变化，而且他能同时观察xx个对象。它能监测到恒星亮度的细微变化。举个例子一个个头类似地球的行星从远处看对太阳的光度影响只有万分之一，也就是说如果此时外星人观察太阳，从他们的视角地球刚好从太阳表面略过-这种现象叫做凌星，太阳的亮度会稍稍暗淡万分之一。但开普勒已经能捕捉这种程度的光度变化。当凌星发生后，开普勒团队会首先确认是否是其他因素干扰，待核实后之后长达两年的跟踪任务会交给地面天文台进行。为什么要跟踪这么久呢？

这是确认这个行星处在宜居带的行星，对恒星的观察能知道它的表面温度和个头大小，通过计算就能得出这颗恒星的宜居带区域，如果我们把搜寻的恒星系统和太阳个头相似的话，宜居带范围差不多就是从金星的轨道已知延伸到火星附近，而金星公转周期为224天，火星的为686天。只有观察时间达到2年才有机会看到火星第二次从太阳表面略过，才能确认这颗行星处在合适的区域。在长达十年的时间内，开普勒观测了xxx目标，已经确认了xx存在类地行星，有xx处在宜居带内。而它锁定的天区只是天鹅座和天琴座间的一小片区域，距离我们平均距离xx光年。这只是银河系内的一小片区域。

2015年位于地面的xxx望远镜在宝瓶座内一颗红矮星旁一口气发现了七颗行星，其中3颗都在宜居带内，虽然刚才说红矮星脾气不小，但如果有液态水的话生命可以在海洋中得到保护并发生发展。

不光如此在2018年，xx星座内发现了一颗带有大气层的行星，光谱研究显示其大气层内还有水。计划于2018年发生的第二代太空望远镜-詹姆士韦伯号的任务之一就是寻找系外行星。但发射一直延期，我们对这个望远镜充满了期待，因为其口径是哈勃望远镜的xx倍，它有能力直接观测并分析系外行星的大气成分。

那磁场在行星中是否常见呢？当然，虽然火星没有磁场，但木星土星有着强磁场，以至于木星探测器-朱诺得设计很复杂的轨道以近距离接近木星而不被其磁场损害精密的仪器，水星个头虽小但也有其微弱的磁场。金星个头和地球类似但却没磁场是因为其自转速度太慢，内核的地幔无法流动产生磁场。但因为个头足够大能吸引住大气层不被太阳风剥离。木卫三都有磁场，所以磁场并不是地球的专利。

宜居带、水、磁场、个头适中的恒星我们都有了，那我们是否能畅想一下外星生命的存在？我们地球从高空到海底深处都能寻找到生命的痕迹。原本认为冰冷漆黑一片的海底是生命的禁区。但没想到在很多海底黑烟囱口有着复杂的生态系统。生命的顽强及多样性远超出我们想象，那我们能否畅想有外星生命甚至是外星人的存在了呢？