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宜居星球
來源:互聯網

宜居星球(英文名:life-bearing planet)是指適合人類居住的行星

液態水的存在是判斷星球是否宜居的關鍵,而液態水的穩定存在依賴于星球與母恒星的距離,即星球需位于“適居帶”內。適居帶是母恒星周圍溫度適宜的區域,距離過近會導致水分以氣態形式存在,距離過遠則會使水分凍結成冰,唯有處于適居帶內,溫度才能維持液態水存在,為生命提供基礎生存環境。星球的軌道穩定性是宜居的重要因素。宜居星球的軌道需接近圓形,若軌道為高偏心率的橢圓,星球在運行過程中會經歷極端溫度變化——近日點時溫度過高,遠日點時溫度過低,不利于生命存在。同時,軌道需保持長期平穩,確保適宜的氣候條件持續存在,為生命的發生和演化提供充足時間。另外,宜居星球的引力大小需與地球相近。

2011年2月發現的54顆宜居帶行星中,開普勒22b是第一個被證實的。這一里程碑發表在《天體物理學雜志》上。同年9月,一項研究結果顯示,一顆位于36光年外的行星(HD 85512 b)極有可能是人類迄今發現的和地球最接近的星球。同年12月5日至9日,約翰尼斯·開普勒團隊在艾姆斯舉辦首屆科學會議,宣布發現1094顆候選行星,加上之前發現的總共有2326顆。其中,207顆與地球大小相近,680顆與超級地球大小相近。2013年7月9日,美國太空網報道,一項研究表明,宇宙可能擁有的宜居行星數量驚人——光是在銀河系內部就可能存在多達600億顆。2024年,天文學家借助詹姆斯·韋伯空間望遠鏡太空望遠鏡,發現LHS 1140 b可能是一顆擁有富氮大氣層的超級地球,且表面覆蓋的冰/水面積相當于大西洋。2025年6月,由中國科學院云南天文臺牽頭的國際研究團隊,在一顆類似太陽恒星周圍發現一顆位于宜居帶的超級地球Kepler-725c,它的質量大約是地球質量的10倍。2026年1月,英國衛報》報道稱,通過分析美國開普勒空間天文臺采集的數據,一支國際天文學團隊發現了一顆距離地球約146光年的星體,并將其命名為HD137010b。

宜居條件

2013年7月9日,美國太空網報道,盡管到目前為止科學家們一共只發現了十幾顆可能擁有潛在宜居環境的太陽系外行星,但一項研究表明,宇宙可能擁有的宜居行星數量驚人——光是在銀河系內部就可能存在多達600億顆,它們圍繞著暗弱的紅矮星運行。

根據美國航空航天局旨在搜尋系外行星的開普勒太空望遠鏡獲取的數據,科學家們估算認為每一顆紅矮星周圍都應當存在一顆位于宜居帶范圍內地球大小的行星體,而紅矮星是宇宙中數量最多,最常見的恒星類型。而這一次,科學家們又將這一估算數值翻了一番,因為他們將云層覆蓋效應對于行星支持生命生存的意義考慮了進去。

多利安·阿伯特(Dorian Abbot)是芝加哥大學地球物理學助理教授,他表示:“云層會導致升溫,有時候也會導致降溫。”他說:“云層會通過反射太陽光造成降溫效應,但是與此同時它們會吸收來自近地表的長波輻射,從而引發溫室效應。這一效應對于保持生命的生存條件非常關鍵。”

所謂“宜居帶”是指圍繞恒星存在的一個范圍,在此范圍內的溫度條件可以允許水體以液態形式存在于行星表面,而水被認為是支持生命生存的必要因素之一。如果一顆行星距離它的“太陽”太遠,那么它的溫度就會太低,水體就會凍結;而反過來,如果這顆行星距離它的太陽太近,水體就會在高溫下蒸發損失殆盡。由于紅矮星相比我們的太陽要暗淡的多,溫度也要低得多,因此這些恒星周圍宜居帶的范圍距離恒星本身就要近一些。

這項研究的參與者之一,美國西北大學的博士后研究員尼古拉斯·科萬(Nicolas Cowan)表示:“如果你圍繞一顆小質量的紅矮星運行,你可能公轉一周只需要一個月或兩個月的時間。”

由于這種極度接近恒星的軌道,這些行星會很快陷入與恒星之間的潮汐鎖定狀態,即它永遠會以一面正對太陽,就有點像是月球總是以一面面朝地球一樣。這一向陽面就會永遠暴露在陽光之中。

在這項研究中,研究人員使用3D技術模擬了這些與它們的“太陽”處于潮汐鎖定狀態的行星,其大氣中的氣流是如何運動的。研究組發現這些行星上的水體會很快蒸騰形成云層。并且這一云層會在向陽的一面聚集。這起到降溫的作用,從而將原有宜居帶的范圍向行星軌道的內側拓展,這就意味著那些距離恒星更近距離上的行星也有可能可以維持一個適宜生命生存的環境條件。

核心基礎條件

液態水的存在是判斷星球是否宜居的關鍵,而液態水的穩定存在依賴于星球與母恒星的距離,即星球需位于“適居帶”內。適居帶是母恒星周圍溫度適宜的區域,距離過近會導致水分以氣態形式存在,距離過遠則會使水分凍結成冰,唯有處于適居帶內,溫度才能維持液態水存在,為生命提供基礎生存環境。

軌道穩定性條件

星球的軌道穩定性是宜居的重要因素。宜居星球的軌道需接近圓形,若軌道為高偏心率的橢圓,星球在運行過程中會經歷極端溫度變化——近日點時溫度過高,遠日點時溫度過低,不利于生命存在。同時,軌道需保持長期平穩,確保適宜的氣候條件持續存在,為生命的發生和演化提供充足時間。

星球體積與引力條件

宜居星球的大小需與地球相近,這樣的星球引力適中,能夠維持生命所需的各類環境條件。若星球體積過大(如木星),其引力會過強,導致大氣層過厚、氣壓過高,大幅降低生命存在的可能性。

非行星類宜居候選體

除行星外,部分衛星也可能具備宜居環境,尤其是太陽系中木星、土星的部分衛星。這類衛星可能存在液態水,冰層之下可能隱藏著生命生存的潛力。例如土衛六,擁有稠密的大氣層和液態甲烷湖泊,雖表面極端低溫,但具備復雜的有機化學環境,是宜居環境的重要候選對象。

球探測目標的考量因素

可及性

探測目標的設定首先需考慮可及性,優先選擇距離地球較近、處于人類可探索范圍之內的天體,例如火星冰衛星冰巨星等。其中,火星與地球的最近距離約為5500萬公里,最遠距離超過4億公里,屬于人類可探索的范圍。

生命存在的潛在條件

天體是否具備生命存在的潛在條件,是探測目標考量的核心因素之一。例如火星的溫度、大氣等環境與地球相似,曾經可能適合生命孕育;而部分冰衛星或冰巨星,表面覆蓋著厚厚的冰層,冰層之下可能存在液態海洋,能夠為生命存在提供適宜的環境。

探測方法與難點

探測方法

目前,對太陽系宜居行星的探測主要采用間接手段,核心是探測行星大氣的組成成分,通過大氣中的特征氣體判斷是否存在生命信號。例如,大氣中同時存在甲烷氧氣,被認為可能是生命活動產生的信號,此外二氧化碳等氣體也可作為判斷宜居性的指標性氣體。

探測類地行星大氣的一種關鍵手段是利用凌星現象——即行星從其母恒星前方經過時,觀測恒星光線的變化。當帶有大氣的行星經過恒星前方時,部分恒星光線會穿透行星大氣,探測器可通過檢測光線中被行星大氣吸收的部分,分析大氣成分。

探測難點

太陽系外行星距離地球極為遙遠,其自身信號非常微弱,這給探測工作帶來了極大困難。核心難點在于,母恒星的信號強度遠超行星信號,會完全淹沒行星大氣及行星本身的信號;而凌星現象中,行星大氣吸收恒星光線產生的信號尤為微弱,需要極高精度的探測技術,才能從強烈的恒星信號中分離并檢測到這一微弱信號。

具體實例

在2009年以前,人類發現的系外行星大多是巨大的氣態體,并且這些系外行星沒有像地球這樣的堅硬土地,而且這些行星軌道距離恒星過近,氣溫比地球的高了好幾倍。只有2007年發現的一顆名為Gliese581C的行星最像地球。Gliese581C的恒星是一顆紅矮星,并且位于宜居帶。所謂宜居帶,顧名思義是生命適宜居住的地帶,離恒星的距離適中,使得星球上的溫度不會太冷也不會太熱,而且液態水也能夠存在。2011年,天文學家通過開普勒巡天計劃發現類地行星“開普勒”-22b,2015年又確定了3顆~4顆大小與地球幾乎相同,并且也是位于宜居帶的巖石星球。至于這些星球上是否存在液態水,是否有類似地球的大氣層,目前還不清楚。

系外行星圍繞的恒星

從目前所發現的行星系來看,大多數系外行星所圍繞的恒星與太陽有著很大區別。太陽是個由等離子體組成的大球,系外恒星則多為紅矮星中子星脈沖星。紅矮星是系外行星系統中最常見的恒星,質量小于太陽的一半,發出黯淡的橙紅的光。系外行星也會圍繞中子星旋轉。中子星是恒星演化到末期,經重力崩潰發生超新星爆炸后的結果之一,它也是除了黑洞以外密度最大的星體。脈沖星是一種快速旋轉的中子星,會從磁極噴射電磁輻射。由于脈沖星的旋轉,所以從遙遠的地方看就像是一束脈沖在不停地閃爍。

系外的“海洋行星”

Gliese581d是天秤座中一顆名為Gliese581恒星軌道上的一顆行星,它也是在太陽系之外發現的為數不多幾個與地球大小相當的行星之一。Gliese581d所處的位置非常有利于液態水的存在,因此有可能存在生命。由于它的表面極可能覆蓋著深厚的水體,所以被稱為首個“海洋行星”。Gliese581d距離地球大約22光年,圍繞一顆紅矮星運行,具有較厚的二氧化碳大氣層。人類曾在2008年接收到了Gliese581d發出的信號,分析后認為這些信號只是距離地球22光年之外的其他星球發出的“噪音”,于是斷言Gliese581d根本不存在。但英國學者的研究卻認為Gliese581d存在。

來自類地行星的神秘信息

人類曾探測到類地行星Gliese 581d的神秘信息。早在2008年,在神秘信號來源還沒有證實之前,就已經有天文愛好者對此信號進行了回復。他們希望這些神秘信號是智慧生命體發布的,可能有著特殊的含義。他們通過社交網站,收集了501條地球人的信息,其中包括美國前總統布什和世界著名建筑的照片,預計人們發出的信息于2029年抵達Gliese581d,人們希望一切順利,進而也希望在2049年收到類地行星傳來的反饋信息。事實上,自古以來,人類對于外星生命的探求一直是孜孜不倦的。人類相信這浩瀚的宇宙中,還會有其他生命的存在,人類已經以不同形式將自己的幻想撰寫成小說作品,如科幻小說《三體》,描述外星人和地球人通過電子信號進行溝通。

在類地行星中,Gliese這樣的名字令人眼花繚亂。原因并不復雜,因為科學家們發現的很多行星都圍繞德國天文學家威廉?葛利斯(WilhelmGliese)編寫的星星表里的恒星們公轉。威廉?葛利斯是一位法官的兒子。1957年發表了他的第一本星表,稱為Gliese近星星表,收錄了幾千顆距離地球在20秒差距之內的恒星。何為秒差距,秒差距是天文學上的一種長度單位。以地球公轉軌道的平均半徑為底邊,拿被觀察恒星作為一個點,做一個三角形,這個角對應的角度就稱為視差。當這個角的大小為1角秒時,這個三角形的一條邊的長度就稱為1秒差距,這也是地球到這個恒星的距離。1969年他對原來的星表進行了重大的修改后再版,在他的星表中有名的恒星如Gliese 581和Gliese 710,該星表中的恒星因為接近地球,所以是經常被研究的對象。后來他又于1979年和1991年出版了星表的兩個附錄。

受人類關注的兩顆系外超級地球

太陽系中,只存在氣態巨行星和巖質行星這兩類行星。但在其他星系中則不同,天文學家發現了太陽系沒有的30多顆“超級地球”,它們的尺寸介于地球和天王星之間,而且體積比典型的類地行星大。因為它們具有與地球相似的物理和其他動力學特性,所以還容易被觀察和發現。超級地球也同樣具有一個活躍的核心,可以保持住一個大氣環境。如果能夠在宜居帶上發現一顆超級地球,可為人類未來星際旅行,系外移民提供一個好的選擇對象。目前,有兩顆超級地球被天文學家列為重點觀察星球,CoRoT-7b和GJ1214b。CoRoT-7b的一側存在廣闊的熔巖海,它是科學家發現的第一顆系外多巖行星,它距恒星250萬千米,受潮汐影響,一側始終朝向恒星,另一側則永遠處于黑夜之中。朝著恒星的一側溫度達到2327℃。GJ1214b距離地球約40光年,約由75%的水和25%的巖石構成,有穩定的大氣層,體積約為地球的2.7倍,質量是地球的6.5倍,溫度高達200℃,被稱為超級地球。

其他星球

行星比地球略大,距地球約146光年,但與地球相比,HD137010b條件仍然相差甚遠。美國航空航天局(NASA)將它形容為一顆“冰凍地球”,稱其地表接收到的光能與熱能僅為地球的1/3,這是由于它所環繞的恒星太陽“冷淡”。因此,該星球的地表環境可能與火星類似,平均溫度低至零下68攝氏度(火星約為零下60攝氏度)。但天文學家表示,只要星球上的大氣環境適宜,它也可能存在豐富的水資源。

據NASA介紹,開普勒天文臺對HD137010b的觀測目前僅基于一次“凌日”事件,即行星體從恒星體正前方經過時形成的“微型日食”。天文學家掌握的數據及推演成果還非常有限,他們需要看到“凌日”現象規律性地重復上演,才能確認HD137010b是否為一顆真正意義上的行星。如果進展順利,其動向有可能被美國的巡天衛星“苔絲”或歐洲的系外行星探測望遠鏡CHEOPS捕捉,否則更多的數據采集需要仰仗下一代太空望遠鏡的問世。

如果生活在“開普勒-186f”星球上,傍晚岸邊可看到地平線附近有四顆行星和一顆橙色太陽”,夜晚絢麗的極光帶在空中舞動。研究顯示,開普勒-186f是迄今發現最小的宜居帶太陽系外行星,同時,這顆可能孕育生命的星球夜晚被極光照亮。

開普勒-186f是一顆環繞紅矮星開普勒186的太陽系外行星,距離地球約492光年。該行星是第一顆在太陽以外恒星旁發現的適居帶內半徑與地球相若的系外行星。開普勒-186f不僅大小與地球相似,而且與所環繞的恒星距離也剛剛好,使其地表有可能存在液態水。這顆行星的各種特性,使其可能擁有與地球相似的大氣層。開普勒-186f是其恒星星系中最外圍的一顆行星,處于宜居區的邊緣,這意味著其表面溫度可能過低,水有可能結冰。這個行星位處適于居住區域,但不意味著它就真的適于居住,這個行星是地球的表親。

發現的太陽系外行星中僅有10%體積大于地球,開普勒-186f是迄今觀測到的最小系外行星,它環繞運行在一個宜居地帶。天文學家現已發現在恒星宜居地帶環繞運行的其他小型行星,此前最接近地球體積的是“格利澤667Cf”和“格利澤-667Ce”,它們的體積是地球的1.4倍,存在于一個三星系統中。理論模型表明,接近該體積大小的行星可能擁有巖石表面,但它也可能更像海王星,較小的星球可能被蓬松大氣層覆蓋。

開普勒-186f環繞一顆昏暗的紅矮星運行,所以即使是晴朗的天空也不會比地球陰天更明亮。如果這顆星球具有類似地球的大氣層,夜晚就變得更加有“活力”。這顆紅矮星有比地球略大的4顆行星環繞運行,它們過于接近紅矮星,無法適宜生命存在,但是它們的光芒可以照射在開普勒-186f的黎明或者黃昏。

同時,這顆紅矮星具有較強活躍性,產生高頻耀斑和較強的輻射風。開普勒-186f略比地球大一些,如果它有類似地球的內部結構,將存在一個較強的磁場。任何潛在大氣層和恒星輻射產生的交互性,將使開普勒-186f較大區域形成時常出現、清晰可見的壯觀極光現象。

新發現的類地行星Kepler-22b系統,星球由左至右依次為kelper-22b、水星金星地球火星[span]不得不先潑一盆冷水的事實是,不少人把天文學名詞“宜居”理解為適合人類居住,但對于天文學家來說,“宜居”指適合生命存在,哪怕這個生命只是一個單細胞細菌。

宜居帶行星距離恒星遠近合適的區域。在這一區域內,恒星傳遞給行星的熱量適中,行星不會太熱或太冷,星球上可能存在海洋行星美國發現的這顆行星被命名為開普勒22b(Kepler-22b),距離地球約600光年之遙,體積是地球的2.4倍,這是目前被證實的從大小和運行軌道來說最接近地球形態的行星,它像地球圍繞太陽運轉一樣每290天環繞著一顆類似于太陽的恒星運轉。開普勒科學隊副隊長納塔利·巴塔爾哈說,這顆行星處在“宜居帶”之中,它上面的溫度既不是太高也不是太低,有可能存在液態水,而且這顆行星環繞著一顆類似太陽的星球運轉。不過,科學家們還不清楚這顆行星的組成主要為巖石還是氣體或液體。

研究發現

2011年2月發現的54顆宜居帶行星中,開普勒22b是第一個被證實的。這一里程碑發表在《天體物理學雜志》上。同年9月,一項研究結果顯示,一顆位于36光年外的行星(HD 85512 b)極有可能是人類迄今發現的和地球最接近的星球。同年12月5日至9日,約翰尼斯·開普勒團隊在艾姆斯舉辦首屆科學會議,宣布發現1094顆新的候選行星,加上之前發現的總共有2326顆。其中,207顆與地球大小相近,680顆與超級地球大小相近,1181顆與海王星大小相近,203顆與木星大小相近,55顆比木星大。

2022年6月15日——麻省理工學院(MIT)等地的天文學家在銀河系附近發現了一個距離地球僅33光年的多行星系統,該系統中心有一顆又小又冷的M型矮星,名為HD260655。天文學家發現HD260655至少有兩顆地球大小的行星。據他們判斷,這些巖石星球很可能不適合居住,因為它們的軌道相對較緊,行星暴露在過高的溫度下,無法使表面的水維持液態。

2024年,天文學家借助詹姆斯·韋伯空間望遠鏡太空望遠鏡,發現LHS 1140 b可能是一顆擁有富氮大氣層的超級地球,且表面覆蓋的冰/水面積相當于大西洋

天文學家尋找宜居星球的首要標準,就是尋找水資源。相關論文的第一作者、來自蒙特利爾大學博士生查爾斯?卡迪厄(Charles Cadieux)表示:

IT之家注:LHS 1140 b圍繞著一顆紅矮星運行,距離地球48光年,位于鯨魚座內,這顆系外行星位于天文學家所說的宿主恒星的“宜居帶”內,天文學家利用韋伯太空望遠鏡獲得的數據表明,這顆系外行星的質量中可能有10%到20%的液態水,這意味著很可能存在海洋。

2025年,根據《國家空間科學中長期發展規劃》(2024-2050),中國正式宣布探索太陽系天體和系外行星的宜居性,開展地外生命探尋。彗星太陽系中的小型天體,由冰、塵埃和小巖石顆粒組成彗核,當彗星靠近太陽時,彗核中的冰物質升華形成彗發,太陽風與太陽輻射壓力會將部分彗發物質推離彗核,形成彗尾。彗星形成于太陽系早期,是太陽系形成時遺留的原始物質,其形成初期位于靠近太陽的區域,后被大行星通過引力散射拋至太陽系外圍,保留了太陽系早期的物質特征。地球形成于太陽系“雪線”以內,最初形成時攜帶有機化合物的可能性較低。研究發現,彗星上不僅存在水,還含有有機物(如簡單氨基酸),因此地球上最初的原始生命有可能起源于彗星。科學家通過觀測、分析彗星的成分和結構,能夠獲取生命起源的重要線索,進而為探尋地外生命提供有力支撐。

2025年6月,由中國科學院云南天文臺牽頭的國際研究團隊,在一顆類似太陽恒星周圍發現一顆位于宜居帶的超級地球Kepler-725c,它的質量大約是地球質量的10倍。這顆“超級地球”圍繞一顆名為Kepler-725的G9V型宿主恒星運行。該宿主恒星的光譜型與太陽相似,但它比太陽年輕,年齡僅為16億年,表面的磁場活動要比太陽活動更為劇烈。該“超級地球”位于Kepler-725的宜居帶——一個適合液態水存在的區域,被認為是類地生命誕生的關鍵條件。它繞宿主恒星運行一圈大約需要207.5天,與地球的公轉周期相近。“‘超級地球’在一個像太陽一樣的恒星附近的宜居帶里,也就是說它有可能存在類似于地球上的碳基生命。”中國科學院云南天文臺研究員顧盛宏介紹,“它離我們有將近1.6億個地球到太陽之間的距離這么遠。”此項成果于6月3日發表在國際著名科學期刊《自然-天文》(Nature 天文學)上,這也是在國際上首次利用凌星中間時刻變化反演技術在類太陽恒星的宜居帶發現此類行星

2026年1月,英國衛報》報道稱,通過分析美國開普勒空間天文臺采集的數據,一支國際天文學團隊發現了這顆距離地球約146光年的星體,并將其命名為HD137010b。該星體比地球大6%左右,圍繞著一顆類似太陽恒星公轉,公轉周期約為355天。根據測算,這顆星體有50%概率處在其所屬星系的“宜居地帶”。澳大利亞廣播公司稱,天文學界對新發現反響積極,有學者將它稱作“人人都想找到的星星”。學界先前觀測到的熱門“宜居星球”開普勒-186f距地球足足500光年,且它的觀測亮度僅為HD137010b的1/20左右。

參考資料 >

宜居行星(life).宜居行星(life).2026-02-02

science.nasa.gov.habworlds.2026-01-30

大學?問|哪些星球適宜人類居住?.南京大學.2026-01-30

科學家發現36光年外最接近地球系外行星.科學網.2024-08-22

nasas-kepler-confirms-its-first-planet-in-habitable-zone.jpl.nasa.gov.2026-02-02

銀河系內或擁有600億顆存水宜居星球.新浪科技.2026-02-02

可能存在 10%-20% 液態水,新“超級地球”宜居候選者被發現:距地球 48 光年.IT之家.2026-01-30

科學家發現一顆“超級地球” 可能存在類地生命.央視網.2026-01-30

146光年外新發現一顆“冰凍地球”,或為潛在宜居星球.騰訊網.2026-01-30

銀河系內新發現一顆“潛在宜居”候選行星.銀河系內新發現一顆“潛在宜居”候選行星.2026-01-30

146光年外新發現一顆“冰凍地球”,或成潛在人類宜居星球?.環球網.2026-01-30

超級地球“開普勒22b”,最有可能擁有地外生命的星球之一.騰訊網.2024-08-22

明查|NASA發現“超級地球”或有人居住?細節錯誤滿滿.澎湃新聞.2026-01-30

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