除了地球外，宇宙中还有其他生物宜居星球吗

在一片怪异的红橙色天空下，天空笼罩着薄薄的云层。在辽阔的大海边缘，海水拍打着海岸线上的岩石。植被覆盖着潮湿的洼地，在4摄氏度的温度下，这些植物晒太阳，但它们的叶子不是绿色而是黑色，展开的黑色叶子吸收来自夕阳中的微小能量。

你从地球来到这个天堂，一个位于类地球行星的前哨基地。你沿着低地的山丘徒步到水边。当你凝视着地平线，你心里暗暗告诉自己，明年，你将把全家带到这个类地行星来，这样他们可以享受的这特殊的颜色、热和光。然后你意识到，明年只有37天了，在浩瀚的宇宙中，你会突然感到渺小。这可能是您未来的生活星球。

我们刚刚描述的场景是对Gliese581g（2010年发现的类似地球的潜在行星）的艺术诠释，我们可以经过20.5光年的路程才能到达那里。当然，天文学家还没有证实它的存在，但这并没有阻止一些科学家运行计算机模型预测Gliese581g的气候和整体可居住性。

这些模型表明，这个陌生的世界，在短短37天内围绕着红矮星Gliese581运行，始终是行星的一面指向恒星，可能被水覆盖，并且可能拥有包含大量二氧化碳的大气层。如果是这样的话，温室效应可能会加热直接面对宿主恒星的区域，从而产生一个冰覆盖的星球，中间有大面积的液态水，看起来像眼睛的虹膜。这种“眼球地球”可以维持生命，包括具有黑色的光合作用生物，特别适合吸收通过厚厚的大气层过滤的弱光。

Gliese581g的发现是人类天文学最具历史意义的象征：在太阳系之外找到一个可居住的行星。几年前，这似乎是愚人和科幻狂热者的梦想。现在，得益于先进的行星狩猎技术和开普勒太空望远镜等一些重要设备，天文学家正在将数千个候选系外行星定位类地行星。实现：宇宙中可能充满了数十亿个行星，其中某些行星肯定与地球相似。

超级地球与金发姑娘（Goldilocks）区

如果宇宙中存在另一个地球，它是否不需要看起来像地球？当然可以，但是找到一个恰好跨过12,756公里并在其轴上倾斜了近24度的蓝色世界的可能性似乎微乎其微。

这个想法不一定要找到一个确切的匹配，而是一个类似行星。例如，天文学家发现了几个所谓的"超级地球"——比我们的行星稍大。Gliese581g是一个完美的例子，它的质量是地球的三倍，这使得它比木星或土星大的行星更与地球匹配。

实际上，像木星和土星这样的庞然大物被称为气体巨星，因为它们不过是氢气、氦气和其他气体组成，且几乎没有固体表面的巨型球而已。这些气体巨行星的大气为主要成分为天然气，但大气特别不稳定，暴风雨肆虐，这里几乎不可能孵化出生命。较小的行星，包括地球和超地球相似天体，更有可能成为生命的孵化器。天文学家将这些小行星称为类地球行星，因为它们拥有被岩石地幔包围的重金属核。类地行星倾向于紧靠其主恒星运行，这意味着它们的轨道较小，运行周期较短。

陆地行星也更有可能位于金发姑娘（Goldilocks）区。金发姑娘（Goldilocks）区也被称为宜居区或生命区，是一个行星离其恒星只有适当距离的空间区域，因此其表面既不会太热又不会太冷。当然，地球可以满足这一需求，而金星在失控的温室效应中烘烤，而火星则是一个冰冻、干旱的世界。在这两者之间，条件恰好合适，以便液态水保留在行星表面上而不会冻结或蒸发到太空中。现在，天文学家正在搜索寻找另一个太阳系的金发姑娘（Goldilocks）区中的另一个系外行星。

摆动、变暗和变亮

寻找系外行星的最大问题之一是怎样探测到它们。大多数系外行星都太小太遥远而无法直接观察。我们的地球望远镜无法将遥远的星球解析为与其宿主恒星分开的点。幸运的是，天文学家可以使用其他手段，要求望远镜配备光度计（一种测量光的设备）、光谱仪和红外热像仪的精密望远镜。

第一种方法称为摇摆法，该方法寻找由附近行星的引力拖曳引起的恒星相对速度的变化。这些拖曳使恒星向地球涌动然后离开地球，从而产生周期性变化，我们可以通过分析来自恒星的光谱来检测到这些变化。

当它冲向地球时，它的光波被压缩，从而缩短了波长并将颜色转移到光谱的蓝色侧。当它远离地球激增时，它的光波传播开来，从而增加了波长并将颜色转移到光谱的红色一侧。较大的行星会加剧其母恒星的摇摆，这就是为什么这种技术如此有效地发现比地球大几倍的气体巨星的原因。

所有行星都能做到的一件事情是什么？挡光。如果行星的轨道在其母恒星和地球之间穿过，它将阻挡部分光并导致恒星变暗。天文学家将其称为过境，而相关的寻星技术则称为过境法。配备灵敏光度计的望远镜可以轻松辨别大型行星，它们也可以捕捉到由地球大小的天体引起的轻微调光。

最后，一些天文学家已经转向一种称为微透镜的技术。当一颗恒星正好经过另一颗恒星前方时，就会发生微透镜。发生这种情况时，前景恒星的引力就像放大镜一样，放大了背景恒星的亮度。如果一颗行星绕着前景恒星运行，它的额外引力会增强放大效果。该技术可以方便地显示行星，其他检测技术则很难看到它。

开普勒任务

美国宇航局最著名的项目之一依靠过境方法寻找系外行星。自2009年以来，开普勒任务的太空望远镜一直在天鹅座和天琴座附近的一小片天空中观测170,000颗恒星。它的主要仪器是一个只有12度视场的光度计，可以检测出像地球一样小的行星引起的恒星变暗。

到目前为止，它的观测震惊了科学界，激起了各地太空爱好者的想象力。总之，强大的开普勒已经发现了3000多个潜在的并确认了系外行星。那些已被证实的系外行星被列入星系地图集。例如，开普勒16b是一颗土星大小的行星，绕着两颗恒星运行。开普勒11系统由六颗行星组成——一些岩石和一些天然气巨星——围绕着一颗太阳般的恒星运转。

然而，最惊人的发现发生在天文学家确认存在类地行星时，例如两个被称为开普勒-20e和开普勒-20f的行星，两者都是与地球大小大致相同的类地行星。开普勒-20e略小于金星，而开普勒-20f略大于地球。不幸的是，这两个类地球行星都不位于金发姑娘（Goldilocks）区，这两个类地行星其实是两个巨大热火炉，因此它们不太可能存在动物，甚至绿色微生物。

开普勒-22b类地球性更好，开普勒-22b于2011年12月确认，位于600光年外，绕日照恒星的金发姑娘（Goldilocks）区运行。天文学家认为开普勒-22b行星的半径是地球半径的两倍多，但尚未确定其成分组成。