地球的“大表哥”：其实都想多了

　　继“新视野”和冥王星之后，各大媒体又被地球的“大表哥”开普勒452b刷了屏。
　　艺术家描绘的开普勒452b。它是首个在“类日”恒星宜居带内发现的“类地”行星
　　首个系外行星发现至今已有二十多年，现在记录在册的系外行星数量有数千个。但仅在我们银河系中，就还有数百亿这样的行星等着我们去发现。
　　自从开普勒望远镜升空以来，系外行星搜寻已经变成一种例行公事。与此同时，所谓的系外“类地”行星数量也在逐渐增多。这些“类地”行星的体积足够大，可以保留大气；又足够小，不至于成为气体巨行星。
　　它们的轨道与宿主行星的距离恰到好处，位于所谓的“宜居带”内，避免了极端条件，使水能够在其表面保持液态，因此人类所知的生命形式，应该能够在那里存在。
　　从这些表述中，我们很容易联想到一个地球的复制品，一个“类似于地球”的行星世界。那里有蓝色的海洋，白色的云层，褐色的大陆，绿色的植被，在这个世界的头顶还高悬着一个黄色的“太阳”。
　　在媒体的影响下，我们很容易以为找到的就是这样一个行星。
　　其实，现在每隔几个月，NASA都会宣布发现了更好的“类地”行星候选者。这的确令人激动，但是与之相伴而来的，是一种经验主义推测。
　　每次新闻发布会都会向大家展示一张艺术渲染图，上面描绘了一个蓝绿相间的行星，乍看之下和我们的地球家园相差无几，但是我们只要稍作分析，便会明白我们对这些行星的了解其实非常有限，因为在当下，我们只能从宿主恒星微乎其微的闪烁和摆动中推算行星的年龄、轨道、半径和质量。
　　开普勒452b位于天鹅座，距地球1400光年。它的公转周期是385天，比地球长5。和宿主恒星开普勒452的距离比地球和太阳的距离远5，直径比地球大60。
　　恒星开普勒452已经存在了60亿年，比太阳年长15亿岁。它的亮度比太阳高20，体积比太阳大10，但表面温度相同。这是一个“类日”恒星。
　　开普勒452行星系、开普勒186行星系与太阳系尺度之比较。开普勒186是个迷你太阳系，整个都在水星轨道以内
　　公平地讲，这的确是个伟大的发现。这个行星系的发现，收窄了我们的视野，离我们最终在宇宙中发现与地球一模一样的行星，或像地球一样能够维持生命的行星又迈进了一步。
　　有很多冲动，让人们愿意相信这个行星“大表哥”是岩石质的，相信这个行星和我们地球相似，但是到目前为止，人们还没有办法直接拍到这些所谓“类地”行星的照片，连对它们的成份进行测定也非常困难。
　　因此这种贯穿在多年行星搜寻行动中的期待，必然要直面现实。在人类发现的诸多类地行星中，大部分行星都是气体巨行星。根据理论模型，像开普勒452b这样大小的行星是气体行星的可能性依然存在。
　　系外行星系的构造也非常复杂多样。比如有一颗行星的宿主恒星是脉冲星。这颗高速旋转的脉冲星是超新星爆发的遗留物。没人会相信这种奇特天体的周围会有行星，但是它确实存在。
　　许多围绕“类日”恒星运行的系外行星轨道半径非常小，它们炽热无比，它们的一年只相当于地球上的几天，它们的体积几乎都和木星一样大。
　　直径比地球大60的开普勒452b（右）和地球（左），以及恒星开普勒452（右）与太阳（左）之比较。这是一幅艺术家创作的概念图
　　当前的主流行星形成理论是基于太阳系建立起来的，在描述其他行星系时面临着非常大的困难，几乎所有观点都需要修正。许多系外行星系的构成方式和太阳系相差悬殊。太阳系的布局甚至有可能是个例外。
　　要完全了解其中的真相，还需要几十年的努力，同时也需要一点点的运气。未来的我们回顾今天的认识时，必然会发现是多么的肤浅。
　　所以当我们在媒体上看到“类地”行星被发现时，应该设想一下各种不同的情况。虽然新发现的开普勒452b位于宜居带，但是仍然存在着许多不确定因素。
　　下图呈现的就是金星，它正在从太阳表面凌越而过。这是个没有蓝海和绿洲的世界，我们只能看到一个剪影和大气折射出的昏暗光晕。这种情况和我们通过凌越法寻找系外行星的原理相似。
　　金星凌日
　　但是在1950年代，人们普遍认为金星是“另一个地球”。
　　金星的大小和地球几乎一样，只是稍稍靠近一点太阳，所以金星确实应该热一点，但是金星浓密的云层给了天文学家希望，因为它能把阳光反射回太空，避免地表过热。也许金星是个雨林世界，遍布茂密的森林和水汽氤氲的沼泽。
　　但是当探测器在金星上着陆后，希望彻底破灭。那里是地狱。它有一个悬浮着硫酸微滴的二氧化碳大气，在这个浓密大气的下方，是一片炽热的焦土。
　　金星表面
　　火星在人类进入太空时代以前，也被认为是一个覆盖着植被的行星，人们甚至以为那里有能够建造运河的古代文明，但实际上它却是个寒冷而干燥的粉尘世界，只是可能曾经有生命。即使现在还有生命，也只能在夹缝里求生存。
　　火星表面
　　我们今天必须要直面的现实是，发现潜在的宜居行星，还需要等待非常漫长的时间。即便我们找到了这样的行星，也会发现它们可能只是19世纪先祖们观测到的这些地球近邻。