2019年的諾貝爾物理學(xué)獎(jiǎng)?lì)C給了皮布爾斯、米歇爾·麥耶和奎洛茲。
其中麥耶和奎洛茲獲獎(jiǎng)是因?yàn)樗麄儼l(fā)現(xiàn)了第一顆圍繞著主序星旋轉(zhuǎn)的系外行星。
為什么第一顆系外行星是諾獎(jiǎng)級(jí)的發(fā)現(xiàn)？
諾貝爾獎(jiǎng)的官方解釋?zhuān)o出了兩個(gè)主要原因。
第一個(gè)原因是，這個(gè)發(fā)現(xiàn)引導(dǎo)了新的行星起源理論的誕生。
第二個(gè)原因是，這個(gè)發(fā)現(xiàn)宣告了系外行星探索時(shí)代的到來(lái)。
在我看來(lái)，最重要的原因在于，這個(gè)發(fā)現(xiàn)，是我們尋找宜居星球和地外文明的研究中跨出的第一步。如果將來(lái)人類(lèi)進(jìn)入了星際移民階段，那么當(dāng)我們回過(guò)頭來(lái)看，這個(gè)發(fā)現(xiàn)是具有劃時(shí)代意義的。
一直以來(lái)，尋找地外生命和宜居行星就是人類(lèi)太空探索的兩個(gè)主要使命。
找到宜居星球也意味著，那個(gè)星球適合生命的發(fā)展，因此也可能存在生命。即使不存在生命，它也將成為潛在的人類(lèi)移民的選擇之一。
我們目前只在地球上發(fā)現(xiàn)了生命，從單一的樣本中很難得到具有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義的信息。也因此，我們很難預(yù)測(cè)別的哪顆行星上可能會(huì)存在生命。
那么我們是如何定義宜居行星的呢？麥耶和奎洛茲發(fā)現(xiàn)的第一顆系外行星是宜居行星嗎？
1、宜居行星定義
傳統(tǒng)的對(duì)宜居星球的定義，首先，它必須得是一顆巖石行星，這一點(diǎn)非常重要。
因?yàn)橹挥袔r石星球才能讓一部分液體（比如說(shuō)水）積蓄在它的表面。地球、火星就是最好的例子。
麥耶和奎洛茲發(fā)現(xiàn)的第一顆系外行星叫51Pegasi b。這是一顆氣態(tài)行星，所以不被認(rèn)為是宜居行星。
除了是一顆巖石行星外，宜居行星還必須處于主序星的宜居帶上。
位于宜居帶內(nèi)意味著那里的行星表面環(huán)境有較大概率和地球的環(huán)境接近，可能存在液態(tài)水，人類(lèi)可以直接或者經(jīng)過(guò)簡(jiǎn)單改造后居住在上面。
地球是我們已知的唯一擁有生命的行星。在這顆行星上，所有的生命都是碳基生命。雖然我們可以想象“硅基生命”等其他類(lèi)型的生命體，但我們沒(méi)有看到任何一個(gè)真實(shí)的案例。
所以，科學(xué)家們通常會(huì)在“尋找地外生命”前面加上一個(gè)前綴，“尋找我們已知的地外生命形式”。
從這個(gè)角度講，宜居星球的定義就是地球上的生物能夠生存的極限環(huán)境范圍。這個(gè)范圍的上限和下限就是那些在地球極端環(huán)境中的微生物能夠存活的區(qū)間。
但處于宜居帶中，行星表面的環(huán)境也可能是大相徑庭的。
2、宜居帶的火星
在我們太陽(yáng)系中，除了地球，還有兩顆行星處于宜居帶中，那就是火星和金星。
火星在過(guò)去可能存在過(guò)生命，也有一部分人認(rèn)為火星上現(xiàn)在就有存活著的火星微生物。
在幾十億年前，火星上也有著較為稠密的大氣層，奔騰不息的溪流，以及波瀾壯闊的海洋。
但隨著幾億年前行星核心的冷卻，火星的磁場(chǎng)消失了。沒(méi)有了磁場(chǎng)的保護(hù)，太陽(yáng)風(fēng)開(kāi)始肆虐侵襲火星的大氣層。
大氣層的進(jìn)一步稀薄，直接導(dǎo)致火星河流海洋生態(tài)系統(tǒng)的消失。
一部分能在極端條件下存活的微生物或許就被埋葬在干涸的河床沙子下面，又或許它們被冰封在冰川中，又或者是在兩極可能存在的液態(tài)海洋中。
但也可能，那里從古至今，什么都沒(méi)誕生過(guò)。
不過(guò)不管怎么說(shuō)，火星的物理環(huán)境條件并不太過(guò)惡劣，有些地方甚至要好于地球上的一些極端環(huán)境。
3、宜居帶的金星
金星是太陽(yáng)系中另一個(gè)理論上能夠居住的星球。它是距離我們最近的行星（平均距離4150萬(wàn)公里），相比火星而言，金星更像是地球的孿生姊妹。
地球的半徑是6371公里，金星的半徑是6073公里，而火星的半徑只有3397公里。金星的質(zhì)量為地球的80%，而火星質(zhì)量只有地球的11%。
在系外行星的觀測(cè)中，像金星這樣的行星無(wú)疑就是“宜居行星”。它是個(gè)巖石星球、有自己的大氣層、處于宜居帶中、大小和地球相似、公轉(zhuǎn)周期224天。
但事實(shí)上，金星和宜居一點(diǎn)都搭不上邊。
金星大氣層96%是二氧化碳。這倒沒(méi)什么，因?yàn)檠鯕獗緛?lái)就是生物的產(chǎn)物。
在23億年前的“大氧化事件”之前，地球大氣中也基本是沒(méi)有氧氣的，但海洋中已經(jīng)充滿(mǎn)了厭氧微生物。
二氧化碳并不可怕，可怕的是，金星大氣中彌漫著的硫化物，這些隨火山噴發(fā)而出的硫化物讓金星表面時(shí)不時(shí)地下著硫酸雨，這對(duì)生命來(lái)說(shuō)絕對(duì)是噩夢(mèng)。
另外，金星的大氣壓強(qiáng)是地球上的92倍（相當(dāng)于地球深海900米的壓力），金星云層頂端刮著每小時(shí)350千米的大風(fēng)，而地球上17級(jí)以上的颶風(fēng)時(shí)速也才221km/h。
雖然金星的公轉(zhuǎn)周期224天和地球比較接近，但其自轉(zhuǎn)速度實(shí)在是太慢了一點(diǎn)。它的自轉(zhuǎn)周期是243天，也就是說(shuō)，金星上的一天比一年還長(zhǎng)，這也意味著，金星上不存在四季。
因?yàn)闇厥倚?yīng)，金星表面的平均溫度是464℃，而且表面溫度幾乎不會(huì)低于400℃。金星上的晝夜溫差很小，因?yàn)榇髿馍蠈拥娘L(fēng)速太快，只需要4天（地球時(shí)間）就能繞金星一周來(lái)均勻地傳遞熱量。
那種環(huán)境中，即使是機(jī)械設(shè)備，也很難正常工作。人類(lèi)的探測(cè)器在金星表面堅(jiān)持的最長(zhǎng)時(shí)間也只有110分鐘。
這樣瘋狂的世界，稱(chēng)之為生命的地獄也不過(guò)分了，哪怕是那些能夠在地球上最極端的環(huán)境中生存的微生物也無(wú)法在金星上存活。
4、潛在的宜居行星
那么在地外行星的搜尋過(guò)程中，我們找到的那些“超級(jí)地球”有多少是看起來(lái)“宜居”，實(shí)際上卻是像金星一樣的地獄世界呢？
除非太空望遠(yuǎn)鏡技術(shù)進(jìn)一步發(fā)展或者我們有更好的觀測(cè)方法以及數(shù)據(jù)分析手段，否則的話(huà)，我們可能必須要更接近甚至登陸到它們表面才能得到答案。
但是這不會(huì)減弱科學(xué)家們對(duì)宜居行星和地外生命探索的熱情，從1995年麥耶和奎羅茲發(fā)現(xiàn)第一顆系外行星（圍繞主序星）開(kāi)始，目前我們已經(jīng)發(fā)現(xiàn)了4000多顆系外行星，類(lèi)似的發(fā)現(xiàn)只會(huì)越來(lái)越多，越來(lái)越快。
前蘇聯(lián)火箭之父、現(xiàn)代宇航學(xué)和火箭理論的奠基人 Konstantin E. Tsiolkovsky 曾經(jīng)說(shuō)過(guò)這樣一段話(huà)：
較為優(yōu)質(zhì)的一部分人類(lèi)十有八九永遠(yuǎn)不會(huì)滅亡，當(dāng)太陽(yáng)走向滅亡的時(shí)候，他們會(huì)從一個(gè)太陽(yáng)系遷移到另一個(gè)太陽(yáng)系。以人類(lèi)的智慧和完美，生命沒(méi)有止境，它的進(jìn)程永久不斷。
這個(gè)觀點(diǎn)在今天看來(lái)，似乎有點(diǎn)過(guò)于樂(lè)觀了。但是不可否認(rèn)的是，這就是人類(lèi)探索太空的意義之一，甚至可能是最重要的意義。
在我們發(fā)現(xiàn)的4000多顆系外行星中，就有不少被認(rèn)為是潛在的宜居星球。
截至2017年5月發(fā)現(xiàn)的潛在宜居的系外行星示意圖
銀河系有上千億顆恒星，幾乎每顆恒星都有自己的行星，按照這個(gè)比例，潛在的宜居行星數(shù)量是超乎想象的，那么，總有一天，我們能夠找到人類(lèi)的第二個(gè)家園，甚至是地外生命以及智慧文明。
人類(lèi)也可能真正地走上星際移民的旅程，或許在那個(gè)時(shí)候，人們可能會(huì)回想起，這個(gè)2019年頒發(fā)的諾貝爾物理學(xué)獎(jiǎng)。
（完）
