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開普勒-22b（Kepler-22b，KOI-087.01）是一顆位于天球上天鵝座（Cygnus）內(nèi)的太陽系外行星。它是由美國航空航天局（NASA）的開普勒太空望遠(yuǎn)鏡在2011年12月5日發(fā)現(xiàn)的。該行星被歸類為類地行星，距離地球約600光年。它圍繞著一顆名為開普勒-22的G型主序星運(yùn)轉(zhuǎn)。

開普勒-22b是由開普勒空間望遠(yuǎn)鏡發(fā)現(xiàn)的一顆太陽系外行星，它位于一個類似太陽的恒星的宜居帶內(nèi)。據(jù)估計(jì)，該行星的表面溫度約為22攝氏度，公轉(zhuǎn)周期大約為290天。這意味著，這顆星球的溫度或適宜生命生存。關(guān)于開普勒-22b是巖石行星、液態(tài)行星還是氣體行星目前尚不清楚。

開普勒-22b的發(fā)現(xiàn)被視為人類尋找“開普勒452b”（即類地行星）的重要里程碑事件之一。有人將其形容為地球的孿生兄弟。

發(fā)現(xiàn)與探索

綜述

尋找地外生命和文明一直是科學(xué)家們長久以來的追求。他們致力于發(fā)現(xiàn)太陽系之外其他恒星周圍的行星，特別是那些位于宜居帶的類地行星。所謂宜居帶，指的是距離恒星適中，使得行星表面溫度既不過冷也不過熱，從而有可能存在液態(tài)水的區(qū)域。而類地行星則是指像地球一樣被巖石包裹且具有固體表面的行星。

科學(xué)家們相信，要尋找到與地球類似的生命形式，宜居帶和類地行星是必不可少的條件。通過對這些行星進(jìn)行觀測和研究，我們可以更好地了解宇宙中是否存在其他適合生命存在的環(huán)境，并進(jìn)一步探索地外生命和文明的可能性。

望遠(yuǎn)鏡觀測

開普勒太空望遠(yuǎn)鏡（KeplerSpaceTelescope）于2009年3月搭乘“德爾它-2”型運(yùn)載火箭的“開普勒”號太空望遠(yuǎn)鏡在美國佛羅里達(dá)州卡納維拉爾角空軍基地發(fā)射升空，肩負(fù)在適居區(qū)或接近適居區(qū)尋找繞行遠(yuǎn)方恒星的類地球行星任務(wù)。約翰尼斯·開普勒是哈勃空間望遠(yuǎn)鏡的“弟弟”。開普勒太空望遠(yuǎn)鏡尋找太陽系外行星的方法就是采用掩星法。掩星法又稱凌日法或凌星法，就是通過觀測系外行星在視向上橫穿恒星表面時，恒星光度發(fā)生細(xì)微變化來確定行星存在的方法。

2011年12月5日，開普勒-22b由美國航空航天局（NASA）的開普勒太空望遠(yuǎn)鏡發(fā)現(xiàn)。

名稱命名

行星的命名規(guī)則根據(jù)靠近主恒星的行星順序，依次命名為b、c、d、e、f、g、h等?！伴_普勒”發(fā)現(xiàn)的行星前面都冠以開普勒恒星名稱，如開普勒20就是恒星名稱，克卜勒20b就是靠近開普勒20恒星的第2順序的行星。

物理特征

半徑、質(zhì)量和構(gòu)成

開普勒-22b是一顆行星，其半徑大約是地球的2.4倍。然而，到2023年的修正數(shù)據(jù)顯示其半徑約為地球的2.1倍。關(guān)于該行星的質(zhì)量和表面成分目前仍然未知，只有一些非常粗略的估計(jì)。根據(jù)估計(jì)，該行星的質(zhì)量小于地球質(zhì)量的124倍；而根據(jù)1σ置信區(qū)間下的估計(jì)，其質(zhì)量小于地球質(zhì)量的36倍。Kipping等人在2013年采用了一個模型來進(jìn)行研究，但無法可靠地檢測出該行星的質(zhì)量（上限是52.8個地球質(zhì)量）。截至2023年，對該行星質(zhì)量的上限已被限制在9.1個地球質(zhì)量范圍內(nèi)。

開普勒22b是一顆被科學(xué)家稱為“水世界”的行星。它可能被歸類為一顆“類?！毙行?，并與富含水的行星Gliese1214b相似。不同于Gliese1214b，開普勒22b位于宜居帶，這意味著它可能具備適合生命存在的條件。

通過對其系統(tǒng)徑向速度的測量，科學(xué)家們排除了該行星具有地球類成分的可能性，這一結(jié)論在至少1西格瑪（∑）的不確定性范圍內(nèi)得到了支持。因此，開普勒22b很可能含有更多揮發(fā)性物質(zhì)，其外殼可能是液態(tài)或氣態(tài)的。

主恒星

主恒星開普勒-22是一顆G型恒星，質(zhì)量比太陽小3%，體積比太陽小2%。它的表面溫度為5,518K（5,245°C；9,473°F），而太陽的表面溫度為5,778K（5,505°C；9,941°F）。這顆恒星大約有40億年的歷史。相比之下，太陽有46億年的歷史。

開普勒-22的視星等為11.5，這意味著它太暗了，無法用肉眼看到。

軌道

當(dāng)前可獲得的開普勒22b行星軌道參數(shù)僅有軌道周期（大約290天）和轉(zhuǎn)軸傾角（大約90°）。從地球上看，開普勒22b可以在其母恒星的圓面上定期通過發(fā)生凌星現(xiàn)象。為了獲得有關(guān)行星軌道細(xì)節(jié)的更多信息，需要使用其他的行星探測方法，如徑向速度法。開普勒-22b自從發(fā)現(xiàn)以來就已在它本身上執(zhí)行過此類方法，但這些方法尚未檢測到行星偏心率的準(zhǔn)確值，因此（截至2012年3月）天文學(xué)家僅表態(tài)了該行星質(zhì)量的上限。

衛(wèi)星

開普勒系外衛(wèi)星搜索項(xiàng)目（HEK，The Hunt for Exomoons with Kepler ）研究了開普勒太空望遠(yuǎn)鏡對該行星的光度測定，為了找到任何可能由軌道衛(wèi)星引起的凌星時間和持續(xù)時間變化的證據(jù)。不過結(jié)果是沒有發(fā)現(xiàn)這種變化，因此排除了質(zhì)量大于0.54地球質(zhì)量的開普勒22b衛(wèi)星的存在。

適居性

綜述

為了找到宜居星球，人類已經(jīng)付出很多努力?？茖W(xué)家們列出了可能適合生命存在的行星的標(biāo)準(zhǔn)。

決定這一條件的主要因素是行星所在星系的類型，即恒星體積、有效溫度和行星軌道。也就是說，可以在一顆特定恒星周圍劃分出適居區(qū)，適居區(qū)內(nèi)緣以外的行星溫度極高，行星表面的任何水分都會蒸發(fā)，例如水星；適居區(qū)外的行星溫度極低，行星表面的任何水都會被永久性凍結(jié)。

第二個影響適居性的因素是行星的體積與質(zhì)量。質(zhì)量不及地球一半的行星無法擁有足夠的表面重力以牢牢“鎖住”維持生命的大氣層，例如火星；質(zhì)量是地球10倍以上的行星雖然能夠擁有足夠的表面壓力，但同時也“鎖住”了星系形成的基本氫和氦，最終成長為氣態(tài)巨星。其他影響適居性的因素還有很多，其中包括大氣的規(guī)模和構(gòu)成(影響行星溫度并保護(hù)其免受紫外線和宇宙射線侵害)，以及所在行星系內(nèi)的衛(wèi)星及巨行星的影響，如是否可以保護(hù)其免受小行星撞擊等。

研究

開普勒22b距離其母恒星開普勒22的距離要比地球距離太陽少15%。?但從開普勒22b的母星所發(fā)射出的光輻射比太陽少25%。綜合考慮較近的平均距離和較低的光輻射，行星表面存在適合生命生存的溫度，但前提是假定該行星表面沒有極端的溫室效應(yīng)加熱。

氣候

科學(xué)家可以估計(jì)可能的表面條件如下：

最近的估計(jì)表明，開普勒22b有超過95%的可能性位于由最近的金星和早期火星限制定義的經(jīng)驗(yàn)宜居帶（基于對這些行星可能支持宜居條件的時間的估計(jì)），但位于環(huán)繞恒星的傳統(tǒng)適居帶的概率少于5％（根據(jù)一維無云輻射對流模型估算）。

生命星球

要注意的是，開普勒22b可能因?yàn)槠潴w積過大而難以存在生命。其狀態(tài)可能比較不像地球，反而較接近海王星，擁有一個巖石核心和液體與氣體混合的表面，或者完全是液態(tài)海洋的表面。這種可能性促使SETI對外星生命的最佳候選者進(jìn)行研究。

觀察與發(fā)現(xiàn)

開普勒-22b的發(fā)現(xiàn)歸功于美國航空航天局的開普勒太空望遠(yuǎn)鏡，這是一個專門用于尋找太陽系外行星的太空望遠(yuǎn)鏡。開普勒望遠(yuǎn)鏡監(jiān)測著大約15萬顆恒星，記錄它們亮度上的細(xì)微變化。如果是地球從太陽前方經(jīng)過，遮擋的陽光大約會使太陽的亮度下降萬分之一，而開普勒能夠檢測微弱到十萬分之一的星光變化。