銀河系和其它數(shù)以千億的星系蘊藏了難以計數(shù)的系外行星，最近幾十年，天文學家逐漸認識到系外行星極為廣泛的分布，然而，難以確定系外行星對生命活動的支持，人們對系外生命行星可能性的回答多樣而復(fù)雜，各種是是而非的爭議持續(xù)不斷。很多天體生命的研究人士認為，宜居性的系外行星有巖石態(tài)的表層結(jié)構(gòu)，它們與主恒星保持了合適的有限距離，宜居行星的表面通常得到液態(tài)水的補償。近些年來，天文學家陸續(xù)發(fā)現(xiàn)了類地的系外行星，其中的一些系外行星似乎形成了生命活動的條件。

《科學》雜志發(fā)表了一篇論述生命行星多樣化條件的論文，內(nèi)容新穎而獨特，可以觸發(fā)人們對生命條件多樣性的思考，麻省理工學院的理論物理學家塞拉·西格爾提出了突破性的觀點，闡釋了宜居行星形成的條件。生命行星潛在的數(shù)量和種類比目前的理論預(yù)測更多，科學家通常按照生命活動的基本條件進行生命行星數(shù)量的預(yù)測，但宜居行星的數(shù)量可能比過去的基本預(yù)測更加普遍。西格爾是研究系外行星大氣結(jié)構(gòu)的專家，在前沿科學領(lǐng)域擬定了研究課題，他在《科學》雜志發(fā)表的論文揭示了生命行星的數(shù)量和類型。

液態(tài)水是生命行星或宜居行星存在的一個前提條件，此外，宜居行星通常覆蓋了適量的大氣層，如同地球大氣層阻擋和吸收了太陽輻射的熱量。行星大氣層的類型和厚薄性的分布狀態(tài)十分重要，這是因為行星大氣層有對行星表面溫度控制的功能，發(fā)揮了溫室氣體的調(diào)節(jié)效應(yīng)。只要系外行星與主恒星的距離是地球到太陽距離的10倍，系外行星的大氣層含有足夠數(shù)量的氫氣，即使系外行星不是處在主恒星周圍的宜居帶內(nèi)，這些系外行星也可能存在液態(tài)水，生命可能在含有液態(tài)水的行星上誕生。

存在特殊的宜居行星，氫氣有產(chǎn)生強烈溫室效應(yīng)的功能，“氫氣大氣層”比地球大氣層的溫室效應(yīng)表現(xiàn)得更加劇烈，通過氫氣大氣層的溫室效應(yīng)能夠保持系外行星的表面溫度，即使行星與主恒星的距離相對較遠，也可能得到足夠的輻射熱量。有些靠近主恒星或相對干燥的行星是潛在的宜居行星，這些行星只用少量水就會形成合適濕度的大氣層，特定濕度的行星大氣產(chǎn)生了良好的溫室氣體效應(yīng)，行星表面獲得了適宜的溫度。比如：金星是一個干燥的行星，“烈火四射”的金星與太陽靠得太近，金星曾含有大量的水分，金星大氣曾造成了高濕度的奇觀。

水蒸氣曾給金星帶來了極大的溫室氣體效應(yīng)，但金星周圍的大氣逃逸到了太空，早期干燥的金星最終失去了宜居性，很難設(shè)想金星可能重新演化成一顆十分宜居的鄰居行星。有些自由飄移的“流浪行星”可能形成了生命活動的條件，漂流的孤獨行星失去了主恒星的輻射熱量，但它們可能得到其它的太空輻射和行星內(nèi)核輻射的熱量，流浪行星可能維持了表面的合適溫度，流浪行星的大氣層同樣有溫室效應(yīng)的功能，只要遵循物理學和化學的基本規(guī)律，系外行星可能形成任何形態(tài)的生命，科學家將會重新定義宜居行星的概念。

探測生命的跡象，確定大氣層的成份，判別生物標識性的氣體，有些大氣成分可以作為生命活動的標識，比如：地球大氣層蘊含大量的氧氣，作為生命標識的氧氣能夠很快實現(xiàn)和其它元素的合成，得不到持續(xù)補充的氧氣會消耗殆盡。系外星行星的大氣層含有不同的化合物，比如：臭氧和甲烷，這些氣體和氧氣一樣成了地外生命的標識氣體。賓西法利亞大學的詹姆斯·卡斯廷是一位研究系外行星的專家，他支持宜居行星多樣化和復(fù)雜性的觀點，卡斯廷和西格爾認為，未來的生命行星探索將關(guān)注某些挑戰(zhàn)性的特征。NASA未能發(fā)射一顆對系外行星大氣層進行觀測和分析的太空望遠鏡，不是科學家的探測目標不夠明確，而是由于計劃的長期性和探索的挫折性影響了NASA的科學決策。

仰望燦爛的天空，科學家積極建議發(fā)射一顆“類地行星發(fā)現(xiàn)者”衛(wèi)星（TPF），計劃失敗的主要原因不是時間的緊迫，而是50億美元的高額費用?？茖W家期待設(shè)計一款尋找特別類型的系外行星的太空望遠鏡，太空望遠鏡（TPF）的研制主要還是發(fā)現(xiàn)通常意義的宜居行星，發(fā)現(xiàn)氫元素大氣層的系外行星或特殊類型的行星不是計劃的主要考量?？茖W家沒有將TPF使命計劃束之高閣，NASA批準了一項衛(wèi)星發(fā)射計劃，這項被稱為“系外行星經(jīng)過的衛(wèi)星探索”（TESS）計劃主要用于對系外行星的搜索。

TESS在2017年發(fā)射，該計劃主要搜尋小型和冷卻的M型恒星，預(yù)計搜索的恒星數(shù)量大約為50萬顆，它們距離太陽相對較近，開普勒太空望遠鏡主要搜索遙遠的系外行星，搜索范圍包含了15萬顆恒星，它們距離地球為數(shù)百萬光年。TESS不會帶來有價值的系外行星大氣層的信息，科學家希望與詹姆斯·韋伯太空望遠鏡的發(fā)射計劃開展合作，以獲得行星大氣的信息。西格爾在《科學》雜志論文的結(jié)尾寫到，“盡管有各種障礙，然而，探索系外行星的特征無疑是理解行星宜居性的正確方法，通過大氣特征可以發(fā)現(xiàn)系外行星世界的宜居性”。目前的生命探索未能發(fā)現(xiàn)地外生命的存在，未來的生命探索也不能百分之百地保證找到地外生命的跡象，然而，科學探索是帶來更好結(jié)果和更正確答案的唯一方式。

（編譯：2021-5-3）

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