多年来，天文学家们发现了越来越多的行星，它们也越来越“像”地球——至少在尺寸，它们离各自恒星的距离，它们的潜在成分及特性等方面有类似性。

天文学家们从宇宙发现系外行星已有25年。这些行星有很大差异：它们个头硕大、温度很高，并接近它们的恒星。它们有的呈气态状态如同木星y；有的是基岩石。它们有的极端寒冷，地球上的生物在那里会被冻死。有的温度极高，可以融化玻璃。它们有的遥远，有的近若邻居。

2016年8月24日，天文学家宣布发现了“比邻星”，这可能是一个岩石行星，它绕行的恒星离我们太阳系最近，适合人类居住，被称为“像地球的行星”。目前被我们熟知的“比邻b”是属于已知系外行星中最小的一类行星，它与地球的距离是我们可以达到的。它是3565个已知系外行星之一。

由于发现新行星发布会每年都会定期举行，人们对此类事件失去了新鲜感。大家都想知道下一个最接近地球尺寸的行星的新闻故事，或许是地球的姐妹星。随着被发现的行星数量增加，系外行星似乎开始越来越普通。

天文爱好者开始用“系外行星疲劳”来形容这种思维倾向。每当炒作一个距地球很近的系外行星时，会有上千颗行星一起被发现。但科学家说，我们对系外行星的研究还远远不够。

系外行星的现实

长期以来，天文学家一直认为行星是很难形成的。搜索外星智能的先驱者吉尔·塔特说：“或许需要二颗距离足够近的恒星相互作用，以吸取恒星表面的物质。”行星起源于双盘星，但这二颗恒星是如何走得这么近的？

这些丰富多彩的照片展示出已知系外行星令人震惊的多样性

当前科学的标准说法是，恒星和行星是由收缩的气云组成的。在气体塌缩成密实的团块，并开始进入恒星轨道之后，重力将剩余的气体压缩成盘形环圈。尘埃和气体分子相互碰撞，并粘连在一起，以增添质量，进而增大重力，这样又可吸引更多的尘埃和气体。这个过程就像滚雪球一样，小团块最终增长成小行星、大行星和彗星。但是这个理论直至1980年代仍不成熟，以致大多数科学家仍继续坚持认为，行星的形成并没那么简单。条件必须具备，才能产生行星，他们认为这非同寻常。

但是人们还是坚持搜索系外行星，并不断有新的发现。1992年，天文学家亚历山大·沃尔茨克赞和戴尔·弗雷尔发现在一颗脉冲星周围有两颗行星，脉冲星是超星爆炸后留下的外壳。3年后，天文学家米歇尔·梅厄和迪迪尔·奎洛兹发现一颗质量为木星一半的行星，它围绕类似太阳系的一颗恒星旋转，周期约为4天。当时人们是通过天文望远镜探测恒星光波的延长和收缩，来发现行星，因为光波的伸缩是行星引力的作用效果。

在1980年代中期，加州芒廷维尤NASA艾姆斯研究中心前研究人员比尔·博鲁克基提出了更好的方法。他用天文望远镜监测恒星，并等待行星经过时遮住部分恒星的光照。这一过程称之为过渡，博鲁克基相信这一方法可以发现很多行星。他想建造一座轨道望远镜，以观察大片太空和所涵盖的恒星。他于1990年代开始正式立项建议书，之后又提出了3次，直至2000年的第5次，建议才得到NASA的批准。

随着9年后的成功发射，开普勒太空望远镜最终问世。它的最根本目的是：发现一颗真正像我们地球的行星，而且它适合生命生存。当首批结果返回时，开普勒项目的仪器科学家道格·考德威尔最先看到一颗已知行星的数据。他说：“数据如此清晰，以致它看上去像一个假的计算机模型，我们真的很吃惊，项目真的成功了。”

开普勒的普查

开普勒太空望远镜的工作使这一领域发生了革命性的变化。这让科学家发现了许多行星，其中有很多类似地球的。

随着开普勒在太空工作时长的增加，它积累起足够的经验来探测更小的、距离它们的恒星更远的行星，研究团队需要采用新的方法来确认它们。

考德威尔说，这造成了行星领域的变化。天文学家们只需要有99%的把握确认某一颗候选行星是真正的行星。他们开始分批确认行星的存在，采用的是统计验证技术，它匹配于对比模型的过渡，以决定它们是行星的可能性有多大。天文学家们依据观察推测出银河系内与地球尺寸类似的行星数目大致等于恒星的数目，也是大约1000亿个。

目前，科学家能对行星进行人口统计学研究，就像用人口普查数据进行民意调查一样——年收入低于45000美元的家庭占百分之几？在离恒星一亿英里范围内质量大于地球的行星占有多大的比例？于是科学家扩大了探索范围，从对地球孪生星的探索到分析其众多不同兄弟姐妹星球的模样。

一些系外太阳系统类似我们的太阳系，具有整套的行星，排列在一个面上，小的行星大多都接近太阳，较大的则离太阳较远。在别的星系中存在着温度较高的木星和非常接近的大行星；还有别的星系中的一些行星运行在摇晃的轨道上，相互之间形成奇特的角度。另外有些星系的恒星还具有袖珍海王星和超级地球，表现出在我们星系看不到的多样性。

即便在首颗系外行星被发现之后的25年间还陆续发现过许多颗行星，但我们仍没有回答最初激发出开普勒项目任务的那些问题：我们的太阳系是怎么形成的？一个像地球这样的宜居行星，真的像地球一样？它多久才会出现？

更多的信息

剩余的不确定性和潜在的问题通常不会出现在电视报道的新闻提要中，它们关注的是新发现的行星新闻。许多报纸报道令人紧张的新闻，其中都充满着“宜居的”和“像地球的”等词语。

需要明确的是：目前人类尚未确切知道是否有宜居的和像地球的行星存在。但是当科学家们和媒体到处抛出这些词时，表明天文学家已经发现了他们一直在寻找的关于行星的一些事实。人们也就认为已经发现了地球的孪生星。

第一个问题是科学家使用的术语“在宜居地带”有时候被人们简化为“宜居的”。科学家们说“在宜居地带”是指“可能拥有液态水”，但当这句话演变为“宜居的”，则意味着“可能拥有生命”。

华盛顿大学的天体物理学家罗里·巴恩斯说：“这些英语词汇有不同的意义，而公众就会做这样的完美推理：啊，这是在宜居地区，因此它是宜居的。”

事实上，是否宜居取决于很多因素，并不只是行星至恒星的距离。行星的内部结构和它的大气层以及恒星的稳定性和强度等都起作用。

这些丰富多彩的照片展示出已知系外行星令人震惊的多样性。

为了反映这种复杂性，巴恩斯研究出一种度量标准，用于测量系外行星的宜居指数。传统的宜居区有两种意义：是或不是，一个行星是在宜居区的，或者不在宜居区内。但宜居指数给出的是一个行星实际拥有液态水的概率，当然行星表面的温度也在考虑之内。他希望科学家在未来能使用该指数判断哪些行星值得用天文望远镜特别关注。这些天文望远镜并非用于判别一个行星是否像地球，而是去判断它是否真的是另一个地球。

如果公众知道我们离发现一颗真正宜居的行星有多近，尽管我们至今实际上尚未发现另一个地球，但肯定还是能激发他们的兴趣。

迈尔斯·布里格斯行星目录

考德威尔说：“‘像地球’比‘宜居地带’引发问题更多，因为含义不明。按照我的理解，如果一个星球像地球，它应该有树木、水和类似的物质。可是事情并非像我们想的那样，我们无所适从。”

行星的许多细节，除了大小、重量、邻里等表面属性外，还有更多细节需要研究。一些下一代的天文望远镜计划瞄准比邻星b，与用于观察更远处的类似行星的装备相比，这种望远镜的变焦比并不是最大的。对诸如詹姆斯-韦伯太空望远镜和凌日系外行星调查卫星之类的下一代天文望远镜进一步研究，不只是为了发现新的世界，还将通过系外行星的大气层对其进行探索研究。

科学家感兴趣的是生命信号，或是当生命在呼吸、进食、进行光合作用，或与环境进行化学互动时表现出的生命现象。比如，在地球上的大气层中含有氧和臭氧及相对少量的甲烷，这表明此处正进行光合作用。

工程师们最近完成了詹姆斯-韦伯太空望远镜（哈勃望远镜的继任者）的主反射镜的18个六角形组件的组装（左）。凌日系外行星观测卫星（TESS右图）将直接从2万个恒星目标中搜寻新的系外行星。这两款下一代天文望远镜将帮助我们更深地了解系外行星及其大气层，或许可能探测到存在的生命信号。

到目前为止，科学家只能看见少数几颗行星大气层的光谱，因为他们需要更大更先进的天文望远镜，配备专门的设备来遮挡恒星光线，以便真正了解行星。或许我们应该等待新的装备，并运用于探索系外星系。

科学革命万岁

科学家们得出这样的结论：到目前为止，真正令人兴奋的发现仅有那么多。马里兰州格林贝尔特的NASA哥达德太空飞行中心的天文学家阿基·罗伯格说：“或许公众对系外星系有一定程度的疲劳是正常的，一旦真正发现疯狂惊人的事情，我们仍然能引起人们的关注。”

疯狂惊人的事情是指发现像地球的、真正宜居的行星，或已有人居住的行星，当然这些都是未来的事。塔特称21世纪是“地球和更远太空的生物学世纪”。

罗伯格阐述了同样的想法。她说：“我们正处于一场科学革命的边缘，但这场革命与天文学自身无关；它实际上涉及生物学。在星外世界发现生命，一种独立谱系的生命，其意义如同一场革命，就像人类认识到太阳是恒星，或者天空移动的亮光是行星一样，或在宇宙中像地球的行星如同恒星一样普通。”

罗伯格说，这可能是数十年后的事，甚至100年或更长，无法预知。但她认为，正如牛顿的万有引力支配着行星是如何相互作用的（以及你是如何与地面相互作用的）一样，也有一套平行的定律支配着生命是如何起源的（或没有起源），然后是如何生存的（或不会生存）。她说：“生命可能是稀有的，但也许生命并非稀有。不过我并不认为能让地球生命存活下来的宜居条件是稀有的。”

解开奥秘的唯一途径是继续观察，不断积累更多行星，探测遥远行星的大气层。采用更新的天文望远镜将会看到科学革命的光辉。