科学家发现数百个宜居带类地行星（3亿颗宜居行星银河系中）

1960年，美国科学家弗兰克·德雷克提出了著名的德雷克方程，告诉我们该如何推测银河系中智慧生命存在的概率和数量。

这个方程分为两部分，其中前半部分可以推算出银河系中宜居行星的数量，而后半部分计算的则是宜居行星上出现像人类一样的智慧生命的概率。

但是，虽然这个方程已经足够明确了，对于我们来说依然存在着很多的未知。受限于目前的科技水平，我们也很难确定每一个参数的数值应该是多少。因此，银河系中智慧生命的数量，目前仍然是一个十分遥远的答案。

最近，科学家们取得了一定的进展。凭借着已经退役的开普勒太空望远镜所遗留下来的数据，得到了一个惊人的答案：银河系中大约有3亿颗恒星有机会帮助它周围的行星孕育生命！

那么，如此惊人的数据，到底是从何而来的呢？

开普勒太空望远镜是美国宇航局在2009年发射升空的一架专门用于寻找系外行星的设备。在它9年半的生涯中，开普勒太空望远镜对10万颗恒星进行了观测，收集了大量的数据，帮助人类找到了许多系外行星。2018年10月，它正式退役，但留下的数据却仍然足够让科学家分析许多年。

美国宇航局埃姆斯研究中心的天文学家Steve Bryson指出：“开普勒告诉我们，银河系中有数十亿颗行星，如今我们知道，其中有很大一部分都是岩石的宜居行星。虽然这个数字不是最终的结果，并且液态水也只是支持生命的许多因素中的一种，但是我们能够以如此高的置信度和精确度计算出这样的世界非常普遍，也足够让我们兴奋不已。”

目前来说，科学家们在寻找系外宜居行星时，仍然不得不以地球为主要参照。即使忽略掉大卫星、气体巨星等小因素，但有三点是判断行星宜居性所必须考虑的：

1. 岩石行星，拥有固体表面支持生命稳定发展；
2. 绕着类似于太阳的宿主恒星公转，其温度不高不低，也不会有强烈的辐射伤害生物甚至剥离行星的大气层；
3. 行星位于宜居带，保证水能够以液态的形式存在，作为溶剂支持各种和生命相关的化学反应。

开普勒太空望远镜的主要工作之一，就是帮助我们寻找符合这三条要求的系外行星。Bryson和他的团队正是利用开普勒在2009年5月至2013年5月这四年间的所有数据，对符合要求的系外行星数量做了迄今为止最深入的一次估算。

第一步，就是确定系外行星的数量。在这段期间，开普勒一共发现了4034颗候选系外行星，其中2300颗最终得到了确认。不过，由于岩石行星比气体行星要小得多，因此相对也更难被发现。

开普勒寻找系外行星的方法就是我们常说的凌日法，也就是根据系外行星运行到宿主恒星和地球之间是对宿主恒星亮度产生的影响来发现它们的一种方法。但是这里有一个问题，那就是有的行星太小，产生的亮度影响也比较小，以至于很难和宿主恒星本身的常规变化区分，导致被我们错过；另一方面，有的时候又会出现假阳性，让我们以为发现了系外行星，其实根本没有。

好在，借助一个名叫Robovetter的软件的力量，他们能够对一些问题进行修正。针对于轨道周期不足500天的系外行星，它可以明显提高精确度，但是许多宜居行星的轨道可能比这更远，它就爱莫能助了。

因此，他们选择了另外两个参数作为参考，那就是行星半径和光子通量。所谓的通量，指的是某种物理属性在单位面积通过的量，它可以描述这种物理属性的强弱。以光子通量为例，通量越高，单位面积上接收到的光子（也就是恒星辐射的能量）更多，温度也就越高。如果光子通量相对适中，那么行星也就更有可能处于宜居带内。

美国宇航局戈达德太空飞行中心的行星科学家Ravi Kopparapu介绍说：“我们一直都知道如何定义宜居带，那就是简单地以行星到宿主恒星之间的距离作为考量，可以确保它不会太热也不会太冷。为此，我们做了许多的假设，而盖亚卫星的恒星数据给了我们一个全新的视角，来审视这些行星和它们的恒星。”

凭借着这些先进设备的数据，研究人员对可能孕育生命的行星进行了相关参数的设定：

1. 质量在地球0.5-1.5倍之间，这可以保证它是岩石行星；
2. 宿主恒星有效温度在4800-6300开尔文之间（4530-6025摄氏度），比如我们的太阳就是5780开尔文（5507摄氏度）。

至于距离，要根据宿主恒星的温度等信息来进行调整，才能保证行星位于宜居带内。

最后的结果表明，这个温度范围内的恒星大约有一半都拥有岩石行星，而他们统计到的这些恒星数量，大概是3亿颗。也就是说，如果我们真的审视整个银河系内1000亿-4000亿颗恒星的话，得到的这个数字恐怕要大得多得多。

虽然这样的恒星周围处于宜居带的岩石行星并非一定就能够孕育生命，但是这至少已经满足了生命所需要的基础条件。至少在未来，我们可以更多地在这样的系外行星上寻找地外生命。

当然，除了这些条件之外，我们还希望行星有氧气、有较大的卫星、所在的系统内最好还有木星这样的气体巨星，这些因素都没有在本次研究中被考虑。这也是类似的研究所要继续探讨的问题，它会将宜居行星的数量限制掉一部分，但是也可以让我们更加精确地判断哪颗行星更适合我们这样的碳基生物生存。

除此之外，宇宙中占据大多数的还是红矮星，它们的温度比这次研究的最低温度还要低。它们的寿命更长，可以给自己的行星提供更多的时间来孕育生命。尽管它们的辐射让科学家望而却步，但如果红矮星周围被发现有辐射和温度的双重宜居带，那么银河系超级地球的数量将会大幅增加。

至此，德雷克方程前半部分的计算，我们已经有了一些系统的尝试。虽然它并不是最终结果，但是我们已经迈出了坚实的一步。至于后半部分，还有待于科学家进一步计算，才能确定银河系中智慧生命的数量。至少从这项研究的结果来看，我们可以有一个乐观的看法了。