宜居行星定義或應更謹慎：地表擁有液態水

據物理學家組織網站報道，近日，一名美國科學家指出，人們在開展系外宜居行星搜尋時應當更加保守，這也應當成為未來設計類似“類地行星搜尋者”(TPF)等專門空間望遠鏡設備時應當注意的。

這種更加保守的原則意味着我們要搜尋的系外行星應當在其地表擁有液態水，並且擁有液態或固態的表面，而不是像木星和土星那樣的氣態巨行星。太陽系中的宜居帶範圍是指代液態水能在行星體地表穩定存在的區域，一般認為在這樣的條件下生命將可以存在。由於液態水對於生命的重要性，如何定義宜居帶便成了搜尋存在生命的其它行星時的關鍵問題，如何定義宜居帶也將決定我們在未來將如何設計我們的下一代專用於進行系外行星和生命搜尋的先進望遠鏡。

詹姆斯·卡斯汀(James Kasting)是美國賓州大學地球科學教授，他表示：“這是一個最宏大也最古老的問題，科學家們一直在嘗試進行回答，那就是：地球是唯一的嗎？”他説：“美國宇航局正在太陽系內部的其它天體搜尋生命跡象，但我們中的一些人認為，或許對圍繞其它恆星運行的系外行星展開搜尋將會是回答這一問題最好的方法。”

最近與卡斯汀一同工作的一名博士後拉維·科帕拉普(Ravi Kopparapu)進行了一項研究，提出小質量的M型恆星周圍宜居帶範圍內存在與地球相似的系外行星的概率大約為0.4~0.5.這也就是説，如果你要想找到4顆與地球相似的系外行星，你大約只需要對10顆M型恆星周圍進行搜尋即可。這一估算數值來自美國宇航局的開普勒空間望遠鏡，其連續4年對大量恆星進行精確測光觀測以搜尋其近旁隱匿的系外行星。在此之前，科學家們給出的概率估算值是0.1左右，這就迫使天文學家們不得不檢視更多更遠的恆星目標。

而更新的一項估算研究由參加開普勒科學會議的天文學家埃裏克·佩提古拉(Eric Petigura)和他的同事們在今年的11月初宣佈，他們對類太陽恆星周圍的這一概率進行了估算，結果為0.22左右。不過卡斯汀和科帕拉普認為佩提古拉小組的估算結果可能要比實際情況高出了兩倍左右，因為他們在進行計算時採用的宜居帶定義太過寬泛和樂觀了。如果情況的確如此，那麼這一估算值將會下降為0.1左右。

傳統上而言，一顆行星能否支持在其地表存在液態水一直被認為是判斷其能否支持生命存在的依據之一。儘管也有人提出僅僅依賴地下水體同樣足以維持生命的存在，但要想檢驗這一理論目前來看還遠遠不可能，因此天文學家們目前的注意力仍然應該是集中於對地表水的關注。

卡斯汀在一篇論文中寫道：“我們所知的所有生命形式都是碳基生命，並且至少在其生命的某一階段都需要液態水。因此，如果我們發現一顆行星上存在液態水，那麼我們很快便會想到那裏是否有可能存在碳基生命。”

儘管目前美國政府尚未撥款支持“類地行星發現者”(TPF)探測器的研製工作，但目前針對系外行星的研究實際上正在不斷加強。TPF探測器將有能力對遙遠的系外行星大氣成分開展觀測。而舉例而言，如果檢索超過30顆系外行星之後仍然沒有發現生命存在的跡象，那麼我們就將有理由對前景感到悲觀。

不過，儘管在其它行星上發現生命將是極有意義的，但如果能夠證明在其它行星上不存在任何生命形式，同樣將具有重要意義。卡斯汀表示：“或許宇宙中每一顆符合條件的行星上都存在生命。我們目前還不知道這個問題的具體答案，但這的確是有可能的。如果你是一個樂觀主義者，那麼你會認為只需要擁有合適的環境條件便會出現生命。既然地球上出現了生命，為何其它行星上不會出現？”

卡斯汀補充道，或許我們對於與地球相似的系外行星開展的早期觀測給出的答案將會相當模糊。比如説，我們可能會在一顆行星的大氣中檢測到氧氣，但卻沒有發現甲烷的信號。但即便如此，也將開啓未來開展進一步研究的大門。

儘管乍聽上去，在遙遠的天空深處搜尋生命似乎還非常不成熟，但卡斯汀指出，天文學家們將其視為一種可以與哥白尼提出日心説相比的革命。卡斯汀指出：“當我們得知是地球在圍繞太陽運行，而不是相反，這件事會對你的生活造成什麼影響嗎？如果你僅僅是一個普通人，那麼這當然不會對你產生任何影響，一切還是它原來的樣子。但是如果你將你的思維稍稍擴展一些，那麼它將幫助你找到我們在宇宙中的位置，那就是，我們實際上僅僅是生活在一顆非常渺小的星球之上，圍繞一顆非常普通的恆星，一同在廣袤的星系之中運行。在銀河系之外還有無數其它的星系。這是一項偉大的，具有深遠意義的認識，是人類思維的重大改變。我們將TPF視作幾乎等同於哥白尼日心説那樣的思維革命，那就是首次瞭解地球以及生命是否是宇宙中唯一的存在。”(晨風)