搜寻比地球更完美的行星
搜寻比地球更完美的行星
我们为生活在地球上沾沾自喜，地球适宜的温度、充足的氧气、循环的淡水孕育了数量众多的生命。可是，地球真的是最适合生命的“完美行星”吗?目前，科学家已经发现了可以与地球竞争“完美行星”头衔的24颗行星。
母星拖了后腿
在评选“完美行星”时，首要考虑的是行星的母星，毕竟母星为行星提供的持续的光和热是生命诞生的基本条件，没有母星，行星生命的诞生和生存几乎是不可能的。而这个首要条件，作为地球的母星——太阳，就不太合格。
太阳是一颗G型矮星(俗称黄矮星)，科学家估计它的寿命仅有100亿年。以人类的生命尺度来看，100亿年长得不可思议，但对于生命演化的整体进程来说，这却远远不够。首先，恒星“年轻”时会向外释放过多的X射线辐射和紫外线辐射，高能量的辐射破坏了DNA等复杂分子，使生命难以起源。以地球为例，它直到37亿岁才孕育出第一批多细胞生物，部分原因正是此前的太阳辐射过于强烈。由于同样的原因，留给地球生命演化的时间已经不太多。根据估算，现今太阳年龄约为50亿岁，但大约10亿年后太阳就将进入“老年期”。到那时，太阳的辐射将再次增强，使地球变得不适于居住。
这样四舍五入一下，地球生命真正能生存演化的时间不过二三十亿年——听起来很长，但科学家认为这远远不够。科学家估算，如果条件允许的话，生态系统会不断向前发展，可能会持续数十亿年，给生命赋予更多可能性。因此为生命提供能量的恒星照耀的时间越长，进化的生命类型就越丰富，100亿年寿命的恒星只能支持复杂的多细胞陆地生命演化到半途。
根据这个标准，科学家排除了一些不合适的恒星，比如寿命比太阳更短的A型矮星、辐射更强烈的M型矮星等，剩下的可选恒星只剩一类：K型，也被称为橙矮星，质量是太阳的0.5～0.8倍，寿命是150～300亿年，而且有害辐射非常少。虽然类型单一，但是橙矮星的数量可不少，在人类的可见星空中，橙矮星的数量是黄矮星的三倍，这为“完美行星”提供了更多备选项。
自身条件有限制
“吐槽”完太阳，我们也得承认，地球自身也有一些不太完美之处。
首先，地球与太阳的距离不够“产生美”。恒星的可居住带指的是最大宜居轨道和最小宜居轨道的中间地带，处于最大宜居轨道之外，行星的空气都将冻结成冰，成为一个冷冻的大冰块，处于最小宜居轨道之内，行星的液态水将被煮沸，变成水蒸气逸散到太空中。而两者的中心位置才是最适合的地方，在这些位置，行星将长久地保有足够多的液态水。但是，地球非常接近太阳的最小宜居轨道，如果地球的公转轨道再小上1%，地球就会变成另一颗金星。
其次，地球不够“壮硕”。行星越大，它的表面积越大，引力越强，这能给生命演化带来更多的优势。比如，更大的表面积允许生命有更大的生存和演化的空间。一个具有更强大引力场的行星能维持更厚的大气层，厚重的大气层帮助星球抵挡更多有害的宇宙射线。大引力星球的地势总体上会比地球平坦许多，这一点是由更大的重力和更高的星球表面腐蚀程度共同导致的。大引力星球可以保有更多的地热能量，维持比地球上更长久的板块运动(板块运动对维持生命也有重要意义，后文将会具体阐述)。虽然强大的引力使得生活在陆地上的生物受到更强力的压迫，但是其更强大的大气压力将能允许更大更重的生物留在空中。总的来看，更大更重的星球将能产生更丰富多样的生物。
根据上述几点，科学家从已发现的4600多颗行星中筛选出了24颗，它们很可能是比地球更宜居的“完美行星”。首先，它们都位于橙矮星的可居住带内，其次，它们拥有一些优于地球的特点。比如，距离地球2728光年的KOI5276.01，它正好位于其母星的可居住带的中心位置，受到的光和热恰到好处;而距离地球2965光年的KOI5715.01，它的直径是地球的1.8～2.4倍，具有更适宜孕育生命的引力;距离地球700光年的KOI5554.01，迄今已有65亿岁，平均气温27℃，由于这颗行星比地球老了近20亿岁，生命也有了更多的时间进化，极有可能已经孕育了比地球更多样的生命。
地球还有很多隐藏的独特性
当然，由于技术的限制，我们现在对行星的了解仅限于距离、大小、年龄等基本参数，对于其更具体的情况，比如大气组成、内部构造等一无所知。而地球之所以能孕育这么多的生命，靠的可不仅仅是“表面功夫”，在某些方面，其它那些行星也许远远不及地球。
比如强大的磁场。地球的磁场是由一个铁核引起的，这个铁核起源于行星在其诞生过程中产生的足够的地热能量。经过漫长的时间，不同重量和密度的元素逐渐分离成固态的内核和液态的外核，带有电荷的元素的持续流动维持着地磁场。磁场阻挡了恒星的大部分辐射，是生物生存的必要条件。因此，一颗“完美行星”一定是在类似的条件下诞生和发展的。
此外，适当的板块构造是生命诞生的隐藏条件。在地球上，板块构造是由于地壳和地核之间的黏性地幔的缓慢运动而产生的，在板块构造运动中地壳板块被不断拉动、推动和重塑，由此塑造了地球上最深的海洋、最高的山脉以及其他的一切。板块构造创造了成千上万个具有不同温度、湿度和土壤条件的独特栖息地，鼓励生命向多个方向发展。板块构造运动还是维持地球气候的重要力量——通过碳循环。在碳循环中，富含碳的矿物质缓慢渗入地幔，然后通过火山活动返回地表。这个循环平衡了大气中的二氧化碳含量，从而平衡着地球数百万年的气候。没有这个不可或缺的恒温器，地球就不可能像今天这样宜居。
还有一点不要忘记：虽然很可能有其他行星比地球更适宜孕育生命，但它们不可能比地球更适宜地球生命。这句话听起来有些拗口，举个例子你就明白了，位于橙矮星的可居住带上的行星，所接受的恒星光照与地球所接受的太阳光照并不相同，在地球上为了最大程度地利用太阳光，植物大多长着绿叶，而在橙矮星的“完美行星”上，植物会是什么样子，是蓝色、紫色还是黑色?如果“完美行星”的植物都与地球植物如此不同，动物能与地球动物一样吗?那么，人类前往这些“完美行星”，又是否能正常生活呢?从这个角度看，对于人类来说，地球仍然是独一无二的“完美行星”。
“完美行星”的评选标准已经基本完善：处于寿命适宜的母星的宜居区域;大约比地球大上10%，这样的行星会比地球重50%,引力会大25%;平均温度最好比地球高5℃，这样生命就可以在全球各地茁壮成长;更好的大气应该包含30%的氧气，而不是像今天地球上的21%;理想情况下，陆地和海洋将广泛分布，给生物提供大量的浅海岸地区，这些地方的生物多样性更高……这样一颗“完美行星”究竟是否存在，只能期待未来的功能更强大的望远镜给出答案了。