天外有天

沈叶华

从20世纪至今，科学家一直在太阳系里苦苦寻找，仍未发现第二个存在生命的星球（地球是唯一一个）。他们不禁将眼光放远至银河系：银河系直径10万光年，太阳系是其中的一个小点，难道那片辽阔的空间尽是不毛之地？

类似太阳的恒星在银河系有1000亿至4000亿个，如果每一个都像太阳那样带有8个行星，那么银河系里就有8000亿至32000亿个行星。这千亿、万亿个行星中就不会有第二个拥有生命——哪怕只是滋生出最简单的生命（如细菌）的星球？可惜直到21世纪，人类对太阳系外的行星仍知之不多。

人类哪能甘心永远对太阳系外的空间一无所知，谁能领衔到太阳系外去一探虚实？去寻找另一个“地球”？

2009-2013年，美国宇航局的开普勒太空望远镜一马当先。它像一个小小的“人口普查员”，在太空的天鹅座与天琴座之间的一小片区域开展行星“普查”。果然！天外有天，行星在太阳系外多的是，其中有不少还真像地球。

开普勒太空望远镜的外观像一个粗大的圆筒，高4.7米，直径2.7米，重1039千克。它的底部是一个航天器，顶部是一台光度计。它以16-17世纪德国天文学家开普勒的名字命名，是为了纪念开普勒发现行星运动三定律的功绩。行星运动三定律揭示了行星围绕恒星运动的普适规律，成为人们认识太阳系内行星的入门知识，更成为此次寻找系外“地球”的一大攻略。

要在两眼一抹黑的太阳系外寻找类似地球的行星，聪明的科学家想从熟悉的地球人手。我们的地球之所以成为太阳系内唯一拥有生命的行星，全依赖其优厚的自身条件及自然环境，简单地说有以下两点：第一，地球离太阳不太近也不太远。若离太阳近了，太阳辐射的热量将把地球上的水蒸发完;若太远了，太阳的热量照射不到，水全凝结成冰，这样也难孕育出生命。第二，地球自身大小适中。若太小，不能保持其大气;若太大，大气过于浓厚沉重，这样生命也没法存在。现在，开普勒太空望远镜把地球作为样板，在太空中按图索骥，要找的行星必须符合这两点：离恒星远近相宜，自身大小适中。

开普勒太空望远镜能在太阳系外寻找行星，全靠光度计这个探测利器。怎么寻找？我们知道，行星围着恒星转，当行星掠过恒星的前面时，就会遮挡住恒星的一小部分光，这就像一只蚊子飞过荧屏，总会挡住荧光一点点。反过来说，如果恒星某区域的强光减弱了一点点，不正是证明有行星经过其前面？光度计测量恒星光度的减少，指示行星的存在及经过的状况。

以地球与太阳为例：从太阳系外看，地球遮挡的太阳光只为百万分之八十四。可以说，与硕大无比的恒星相比，行星渺小如尘，它所遮挡的恒星的光也就微乎其微了。为此，光度计必须非常敏锐，能测出这微乎其微的光度的减少（少至百万分之二十）。这是什么难度？如果将恒星比作一盏光照强烈的车头灯，行星是爬过其上的一只小虫子，而我们须在160千米之外去观测这只小虫子。

因为光度计的敏感度高，它能准确地测出不同行星经过时，具体遮挡了恒星多少的光。根据遮挡光的多少与行星的大小形成的比例，再从其他途径获得恒星的尺寸，科学家便能计算出行星的大小，从而判断它们是否与地球的大小相近。

根据相同光度减少的重复出现，科学家得出行星绕恒星一周所需的时间（轨道周期），再根据伟大的天文学家开普勒先生的行星运动第三定律，科学家便能计算出行星与恒星之间的距离，从而判断行星离恒星是否远近适中，能否得到适量的阳光，进而判断它是否像地球一样有绿水青山，同时结合地球天文台的观测，科学家计算出行星的质量、密度等重要物理量。研究者把这种方法称作凌日法。

开普勒太空望远镜于2009年3月发射升空，在接下来的4年里，它一直在探测事先规划好的特定区域——天鹅座与天琴座之间的一小片区域，它的探测范围长3000光年，那里有超过10万个恒星。望远镜利用凌日法搜寻可能围绕它们运行的行星及“地球”。

那么，开普勒太空望远镜目不转睛地“盯着”这10万个恒星4年，到底有没有“看到”围绕它们的行星及“地球”？太阳系外的行星是一星难寻还是随处可见？它们跟太阳系内的行星有什么不一样吗？

开普勒太空望远镜经过多年的探测收集到了海量的数据，科学家至今仍在埋头研究。他们从中已确认了2734个太阳系外行星，另有3312个仍在确认中。

在这2734个太阳系外行星中，约30个已被确认为“像地球”——它们离恒星远近相宜，自身大小适中，还有约20个正在确认中。

其中开普勒452-b（前面的“开普勒”表示发现它的仪器，中间的数字表示其各自的恒星，最后的小写字母表示该系外行星）与地球最相像：开普勒452-b的恒星与我们的太阳属同一类型，它绕恒星一周需385天，也是岩石行星;直径是地球的1.6倍;也处于“宜居带”。

现在，科学家根据开普勒太空望远镜所观测的空间只是太空中的一小块，且在这块巴掌大的空间里，望远镜所能测出的系外行星就达数千个（注：未能测出的是大部分），他们按照比例计算得出：银河系里，每个恒星至少有1个行星，行星数比恒星数多很多。想想看，银河系的恒星有上千亿个，行星的个数就是千亿的数倍以上。当我们惊叹满天星斗数不过来时，我们可曾想到，藏在它们周边的我们看不到的行星更是密密麻麻，漫天都是！那些我们看上去似乎一片黑，什么都没有的天空，正有无数个行星不停地围着恒星跑圈，它们跑了有上亿或数十亿年了——只是在开普勒太空望远镜升空前，人类无从得知而已。

那么，银河系的上千亿个行星中，有多少个“像地球”呢？科学家又通过复杂的计算得出：约400亿个。在这400亿个系外行星上，会不会江山如画、生机勃勃？没准，它们当中就有滋生出苔藓地衣直至青草树木的，有诞生出浮游生物直至各种鱼类的……当然，开普勒太空望远镜的任务只是对太阳系外行星作小范围普查，了解它们是稀少还是普遍。至于要锁定哪个系外行星存在生命，这使命现在还未落到它身上，它还不能担当这个角色。

开普勒太空望远镜除了发现太阳系外行星，找出一些与地球相似的行星，还碰到了许多奇闻趣事，我们来看看其中几件：

“泡沫行星”（开普勒-7b）。开普勒-7b是一个气体行星，密度相当于泡沫塑料;如果能找来一个足够大的水盆，将开普勒-7b放进去，它会漂浮在水面上。

“岩浆行星”（开普勒-lOb）。开普勒一10b是个岩石行星。它离它的大火球恒星非常接近，没日没夜地受着大火球的烧烤，温度高达1371℃，令其面向大火球一面的岩石熔化，熔解的岩浆起伏翻腾，像一个滚烫的熔岩海洋。

“长尾巴行星”（开普勒-1520b）。开普勒-1520b也紧挨大火球恒星，温度高到足以熔解铁。科学家推测，在如此高温下，它的表层像爆米花般不断爆裂，碎裂的物质喷射开来，行星高速地公转将它们向后抛，抛出一条长长的尾巴。按照它从外到内一层层爆裂的速度，预计在2亿年内，“长尾巴行星”將完全瓦解、消失。

“环双星的行星”（开普勒-16b）。行星开普勒-16b围着两个“太阳”转，如果我们生活在这个行星上，将看到两个“太阳”相伴升起和落下，我们身后也伴随两个影子，“影影不离”（开普勒-16星系里有两个恒星：主星“开普勒-16A”，伴星“开普勒一16B”，伴星围着主星转，行星围着这两个恒星转）。

“星团里的行星”（开普勒-66b、开普勒-67b）：“星团”顾名思义就是许许多多恒星挤成的一团，它们在狭窄的空间内推搡拉扯，发射出强烈的辐射及恒星风，科学家原本不太指望在如此复杂的环境中找到行星。开普勒太空望远镜技高一筹，在星团“NGC 6811”里发现两个行星：“开普勒一66b”和“开普勒-67b”。

由此可见，真是天外有天啊！