互动科普

围绕着太阳以外的恒星进行公转的行星，就是“系外行星”。最早发现系外行星是在1995年，之后一直到2010年，人们发现的系外行星超过了500颗，但都是一些非常巨大且很难想象上面会有生命存在的行星。

就在这时，用于搜寻系外行星的美国宇航局（NASA）的天文卫星“开普勒”登上了舞台。在16个月的观测中，它竟然发现了2321个疑似行星的候选天体，也即“行星候选体”。更让人惊叹的是，其中还有很多颗是像地球一样由岩石构成的小型“岩石行星”。

那么，其中有“与地球类似的行星”存在吗？这里面说的“与地球类似的行星”，是指“围绕着类似太阳这样的恒星公转”、“和地球的大小差不多”，并且“有液态水存在”的行星。

实际上，只有开普勒卫星的观测结果，并不能确定一颗行星是否和地球足够的相似，还必须有一座地面天文台跟踪观测，这样才能知道目标到底是不是一颗行星；如果是的话，上面是否会有大气或者海洋。

开普勒卫星发现的行星候选体的一些基本情况

截至2012年2月所发布的2321个行星候选体，都是按照直径的大小来分类的。其中既有类似木星、由大量气体组成的巨大的“气态行星”；也有类似海王星、含有大量冰的中等尺度的“冰行星”；还有像地球和火星、主要由岩石构成的小型的“岩石行星”。

在这些行星候选体中，“海王星型”最多，其次是直径为地球1.25～2倍的“超级地球型”，然后是1.25倍以下的“地球型”。在以后的观测中，科学家们期待着能发现更多的“超级地球型”和“地球型”的行星候选体。

开普勒卫星如何发现行星？

与恒星不同，行星本身并不发光，想直接看到它是非常困难的。开普勒卫星在观测时使用的是“凌星法”，也就是当行星运行到我们与恒星之间的时候，会发生类似日食的“食”的现象。这时，行星会挡住恒星并使恒星的光度变弱，而这种光度上的变化能够被高灵敏度的仪器察觉到，并借此发现行星候选体。

开普勒卫星与陆基天文台不同，它不受白昼的影响，能够全天24小时连续进行恒星“食”的观测，而且能够同时观测15万颗恒星，所以才会成功地发现大量的行星候选体。

在银河系中大约有8%的恒星与太阳相似

在寻找与地球类似的行星时，应该观测什么目标才好呢？

对观测来说，最重要的就是行星系统中心的恒星，也就是“主星”。太阳属于“G型星”，开普勒卫星主要观测的对象，也是这一类型的恒星。

根据现有的观测结果，在银河系的全部恒星中，G型星大约占8%。银河系内大约有1000亿颗恒星，也就是说，大约有80亿颗G型星存在。

G型星的寿命大约是100亿年。地球上的生命诞生，发生在太阳和地球形成的约10亿年后。所以，G型星的寿命足够支撑其绕转行星（如果有的话）的生命产生和进化。

作为类地行星的主星，如果该恒星远比太阳明亮的话，就会有问题了。越是明亮的恒星，寿命也就越短暂。比如说狮子座的轩辕十四是一颗“B型星”，它只能燃烧几千万年，也就难以支撑生命在行星上诞生了。

反之，过暗的恒星也稍微有些问题。恒星的质量越小就越暗，它的行星上如果存在液态水的话，就得离中心恒星很近才行。这样的话，行星地表就会受到很强的辐射，而这种辐射对生命是有害的（见左页方框内）。

如此说来，太阳所属的G型星，才最适合孕育“陆地上的生命”。

质量越大的恒星就越明亮

恒星可以分为红巨星、主序星和白矮星。其中，太阳属于“主序星”。记录恒星发出的光的成分，然后用记号标记，就有了“O型星”、“G型星”等的命名。如图所示，恒星越明亮，质量也就越大。

“G型星”右侧标明的数据是各种类型的恒星在主序星中所占的比例。太阳所属的G型星占主序星全体的8%。因为开普勒卫星的目标是寻找“围绕类似太阳的恒星公转的类地行星”，所以以观测G型星为主。随着技术的进步，曾经很难观测的暗恒星也引起了人们的注目。至于亮于A型的恒星，很难观测到其周围的行星，而且这种恒星的寿命也短，不是“寻找类地行星”的对象。

（本文发表于《科学世界》2013年第2期）