本文来自公众号：把科学带回家（ID：steamforkids），作者：沈梦溪，题图来自电影《火星救援》
国庆期间，国外的科学家们又搞了个大新闻：10月6日，德国和美国的科学家们在《天体生物学》上发文，声称“找到了24颗可能比地球更宜居的星球，并且在这些星球上可能有生命的存在”。这个新闻继金星发现磷化氢的新闻之后，在各种营销号笔下又掀起了一波小高潮。
那么，为什么科学家们会这么热衷于寻找宜居行星呢？
事实上，人类对地外生命的好奇心由来已久，但是真正开始有计划有目的性的进行探测，还是要等到20世纪50年代。美苏冷战期间，美国与苏联争相发射各种地外探测器，这些地外探测器覆盖了太阳系内的八大行星、矮行星与小行星，我们如今很多对于太阳系的认知都起源于美苏冷战期间的探测结果。同时，地面的天文学家们也试图依靠射电望远镜进行巡天，试图寻找到外星人向外发射的电波。
这些射电望远镜一度有了重大发现，它们从宇宙中接收到了一些以固定频率向外发射的电磁波，这让人们曾一度陷入狂热之中，以为我们真的发现了地外的智慧文明。但是这些电磁波很快被证明不过是脉冲星的固定频率罢了。
脉冲星想象图 图/NASA
几乎与此同时，科学家Drake在世界上地外生命的首次研讨会上提出了用以估算银河系中智慧生命存在概率的公式，这就是著名的Drake公式。在这个公式中，根据保守估计，地外智慧生命的保守估计在50个~5000个。
Drake公式 图/NASA，有修改
但是此后，在长期寻找地外智慧生命发出的信号无果之后，人们的的期望值开始降低，把目标从“找到外星智慧生命”调整到了“找到外星生物”上面。当然，这一个转变与科技进步，以及人们对于生命的认识越来越深刻有关。
第一，从1953年米勒实验开始，科学家们发现在还原性大气中的无机物分子可以通过自然条件下的化学反应生成有机物小分子，这些小分子包括多种生命所必须的氨基酸等，而后续更多科学家在实验中也生成了更为复杂和多样化的有机物，虽然到目前为止，科学家们尚未在实验条件下用这些有机物合成生命，但是这些实验无疑让人们认识到生命很可能就是在自然条件下，通过各种化学反应而逐渐诞生的。
米勒实验 图/9GAG
第二，1969年，一块陨石在澳大利亚的小镇Murchison降落，科学家们在第一次检测中就发现了5种氨基酸。随着技术的进步，在这块陨石中又陆续检测出组成核算的碱基，以及其他上千种有机分子。此后，科学家们又陆续在其他许多陨石中发现了有机物，当然，这些有机物与地球上的有机物在结构上是有差异的，但是这无疑证实了米勒实验的结论：形成有机物的化学反应在宇宙中是广泛存在的。
Murchison陨石 图/Geocaching
第三，地质学家通过全球性的海洋调查，发现在全球大洋的洋底存在着大量的海底热泉。这些热泉位于海底火山附近，实际上是海水通过海底裂缝直接与岩浆进行物质交换后又重返地表形成的，因此富含各种矿物质，这些矿物质遇到冷水发生化学反应，形成黑色或白色的沉淀物，看上去就像是黑/白烟囱一样，因此也被称为海底黑/白烟囱。
在这些黑烟囱附近，各种无机物丰富，温度在数十至数百度之间，在这里由于海水阻隔了强烈的紫外线，而且能够提供长期稳定的环境，与此相比，米勒实验中的还原性大气中虽然也能形成有机物，但是在地球这样大气层较薄的环境中，紫外线极为强烈，对于生命的形成极端不利，因此科学家们越来越开始相信地球上的生命实际上诞生于海底热泉附近。
海底热泉及附近生物示意图 图/中国科学院
第四，生物学家们在全球各地的极端环境中发现了越来越多的极端微生物，开始对于生命存在的条件有了新的认识。比如在黄石公园的高温温泉中发现了能够耐受60℃~80℃高温的嗜热菌，这在以往是不可想象的，因为普遍认为蛋白质在超过60℃就会变性。
此外，还发现了嗜盐、嗜碱、嗜冷、嗜酸、嗜压等各种极端环境中的微生物，它们广泛地分布在以前我们认为完全不可能有生命的永久冻原、极干旱沙漠、地下数公里高压无氧环境、低氧高辐射平流层等极恶劣环境中。
各种极端微生物 图/Nancy Merino
这些新认识综合起来，告诉我们这样一个事实：地球生命极有可能起源于稳定水环境下的化学反应，而且生命远比我们想象的要坚强，它们能在各种我们无法想象的极端环境中生存下来。这些新认识也让我们认识到，外星生命很可能在宇宙中广泛存在：只要存在/存在过水环境，就算环境稍微恶劣一点，但也有可能存在着能够耐受这些恶劣环境的极端微生物。
与这些新认识一起，有一个概念也开始逐渐被越来越多人接受，这个概念就是宜居带。什么是宜居带呢？其实就是指某些行星在围绕恒星运动的过程中，距离不远也不近，接收到的恒星热量不会过多也不会过少，这样行星上就能够有适宜的温度能够存在液态水和生命。
绿色部分就是宜居带，红色区域过热，蓝色区域过冷 图/NASA
宜居带这个概念的出现，实际上还是由于人类科技水平有限。在寻找地外生命的过程中，前往各大行星进行实地考察当然是最理想的情况，但是我们现在的科技水平连发射探测器到太阳系内每一颗行星上进行考察都是一件很困难的事情，所以我们现在能够采取的地外生命探测手段非常有限，能够做的就是遍地撒网，重点捞鱼。
所谓的遍地撒网，就是利用位于地面或太空中的望远镜进行遥感观测。在遍地撒网的过程中，科学家们会重点标注出一些生命存在的可能性比较大的行星，然后继续对这些行星进行长期的监测，继而筛选出存在生命可能性最大的星球，在条件合适时发射探测器重点考察这些星球，这就是重点捞鱼。而宜居带内的行星因为存在生命的可能性较大，天然就是重点捞鱼的对象。
部分潜在宜居星球 图/PHL
国庆节期间这些国外科学家们所发表的文章实际上就属于撒网的过程，在茫茫星海中找到宜居带内的星球，以待将来我们科技水平达到以后发射探测器进行重点捞鱼。但是，在这个撒网的过程中，科学家们会遇到一个非常大的难题：行星不会发光！
我们目前对于远方恒星系的探索，主要依靠的还是望远镜，但是由于系外行星离我们太远，连恒星发射出来的光线显示在望远镜中也只是一个小光点，那些不会发光的系外行星所能够反射的恒星光线极为有限，所以我们无法用望远镜直接看到这些行星，只能够通过间接的方法测量这些行星的参数：比如这些行星在运动过程中会遮住恒星的部分位置，导致恒星光度发生变化（掩星现象），我们就能以此判断出行星的大小和公转周期等。截至2014年，NASA通过这种方法才发现了1000颗左右的系外行星。
掩星现象，在太阳系内造成日蚀，在太阳系外则可以帮助我们间接观测系外行星 图/Cfycat
正如上文所说，这些行星运行到系外恒星与地球之间，遮挡了系外恒星的部分光线，这时候我们会测量此时恒星的光谱数据。等到行星运行到系外恒星背面以后，我们再次对恒星光谱进行测量，这样，通过两次测量就能够大致得到该行星的温度和大气数据，这就是探测这些宜居带行星是否宜居的主要方法。
所以，实际上我们目前所观测到的所谓宜居行星，其观测和计算的结果都是非常粗糙而且是间接的，它们是否真的宜居，真的要打很大的问号。这种“宜居行星”现阶段最大的意义，并不在于某些营销号所说的外星殖民，而在于为未来的继续研究做参考。
此外，此次的24颗所谓的“超宜居”行星离地球100光年以上，靠我们现在的技术条件想殖民？还是早点回家洗洗睡吧！
本文来自公众号：把科学带回家（ID：steamforkids），作者：沈梦溪