银河系里那些脚踏实地的世界，我们知道的陆地星球有哪些

前阵子晚上遛弯，抬头看星星的时候，脑子里突然蹦出一个问题：银河系里到底有多少颗星球能让我实实在在地站在上面，而不是一脚踩空掉进气态巨行星那深不见底的大气层里？这问题听起来挺简单，但细想一下，答案其实比“数沙子”还难，天文学家们这些年确实攒了不少干货，咱们今天就像聊天一样,说说人类目前对银河系陆地星球的了解。

首先得把“陆地星球”这四个字掰扯清楚，在天文学里，这指的是岩质行星，就是像咱们地球、火星、金星这样，表面有固体地壳，主要成分是硅酸盐岩石和金属的天体，你站上去能踩出脚印，能捡块石头扔着玩，这就是陆地星球的本质——脚踏实地，不玩虚的，相比之下，木星那种氢和氦组成的气态巨行星，你连“表面”都找不到,往下掉只会被压强和温度慢慢揉成一团。

科学家们找系外行星，主要靠两种方法：凌星法和视向速度法，凌星法是看行星从恒星前面经过时，恒星亮度会微微下降那么一丁点，视向速度法是通过恒星受行星引力牵引而产生的微小晃动来反推行星质量，这两种方法结合，就能估算出行星的半径和质量，进而判断它的密度，区分它是像棉花糖一样蓬松的气态行星,还是像石头一样实在的岩质行星。

太阳系后院：最近的教学样本

谈银河系之前，先把身边的例子摸清楚,这能帮我们建立直觉。

行星名称	类型	表面特征
水星	岩质	布满撞击坑，像月球表面，温差极大
金星	岩质	浓密二氧化碳大气，表面温度能把铅熔化，遍地火山岩
地球	岩质	唯一已知拥有液态水海洋和活跃板块构造的星球
火星	岩质	寒冷荒漠，拥有太阳系最高的山和最深的峡谷，远古曾有大量液态水

太阳系里，气态巨行星（木星、土星）和冰巨行星（天王星、海王星）都没有固体表面，小行星带里那些形状怪异的石块倒是陆地星球的“袖珍版”，冥王星曾经算行星，现在被划分为矮行星，但它表面有氮冰、山脉和冰川，也算是个复杂的岩冰混合世界，这几颗离我们近的岩质行星，每一种都截然不同，已经提醒我们一件事：“陆地”的样子可以千奇百怪。

系外岩质行星：从“惊鸿一瞥”到“批量发现”

人类发现的第一颗围绕类太阳恒星运行的系外行星是1995年的飞马座51b，但那是一颗典型的热木星，气态的，真正开始揪出岩质行星，要等到开普勒空间望远镜在2009年升空之后，它的视野盯住天鹅座和天琴座之间的一小片天区，用凌星法一口气发现了数千颗候选行星，开普勒团队在2011年确认了开普勒-10b，这是第一颗被证实为岩质的系外行星，它的密度和铁差不多，表面温度高到足以熔化金属，是个活脱脱的“熔岩世界”。

从那以后，岩质行星的发现就像打开了水龙头，有些系统的结构甚至让太阳系显得有点另类，比如TRAPPIST-1，这颗距离我们约40光年的超冷矮星周围，有七颗地球大小的行星，其中至少三四颗处于所谓的“宜居带”内——也就是恒星周围那个温度刚好允许液态水存在的区域，这七姐妹全是岩质的，密度数据摆在那里，不是气态的玩具，詹姆斯·韦布空间望远镜最近对其中几颗做了大气观测，目前还没发现浓厚的大气层，但这本身就是重要信息：它们可能更像是“裸露的岩石”，或者只有极薄的大气,和我们太阳系里任何星球都不一样。

另外还有几颗值得一提的候选目标：

• 比邻星b：离我们最近的系外行星，才4.2光年，绕比邻星运行，质量下限约1.3个地球，几乎肯定是岩质的，但它的红矮星母星脾气暴躁，时不时来个大耀斑,表面辐射环境估计不太友好。
• 格利泽667Cc：一颗质量至少是地球4倍多的“超级地球”，位于天蝎座方向，距离22光年，处在宜居带内，质量大了点，重力会让走路像扛着几袋大米,但脚底下的石头还是实打实的。
• 开普勒-452b：曾经被称为“地球2.0”，公转周期385天，半径是地球的1.6倍，位于类太阳恒星的宜居带里，可惜后来研究发现它的密度测量不确定性较大，不能百分之百咬定是岩质，只能说“很有可能”，这也反映出当前研究的尴尬——测量误差经常让人没法下结论。

银河系尺度的估算：到底有多少陆地可以踩？

单个列举完之后，你肯定会问总数，这个问题没法直接数，但能通过统计学方法估算，银河系大约有1000亿到4000亿颗恒星，开普勒的巡天数据经过统计处理后发现，大约20%的类太阳恒星在宜居带内有一颗地球大小的岩质行星，这是个惊人的数字，就算只算下限，1000亿颗恒星乘以20%，光宜居带内的地球大小岩质行星就可能有200亿颗，如果把范围扩大到所有轨道、所有类型的岩质行星,这个数字很可能轻轻松松破千亿。

这些数字听起来让人晕眩，但得加上几个现实的注脚，红矮星周围的岩质行星虽然多，但因为恒星风猛烈、潮汐锁定严重（永远一面朝向恒星），实际环境可能和地球差很远，银河系中心区域恒星密集，超新星爆发频繁，辐射太强，那里的陆地星球恐怕常年被高能粒子轰击，而银河系外围恒星金属丰度低——天文学家说的“金属”是指比氢和氦重的元素——缺乏造岩石的原材料，岩质行星的数量会明显下降，所以陆地星球在银河系里的分布是不均匀的，宜居带的“宜居”二字，要结合具体环境才能下判断。

有意思的是，我们现在找陆地星球的技术其实还处在很初级的阶段，凌星法偏好紧贴恒星的行星，视向速度法对大质量短周期行星最敏感，这两种方法加起来，能探测到的岩质行星样本其实有严重的观测偏差，银河系里那些轨道偏大、温度偏低的岩质行星，可能正在暗处安静地绕行，而我们的望远镜还差那么一丁点灵敏度才能瞥见它们，这感觉就像站在海滩上，捡了几个贝壳,就想推测整个海底的地形。

踩上去是什么感觉：重力和地形的想象

就算知道了一颗星球是岩质的，真要站上去，体验会因质量不同而有天壤之别，一颗质量是地球两倍的超级地球，表面重力大概会增加到1.5倍左右，你背个包走路像被压了几十斤重物，质量达到地球四五倍的，叫“超级地球”还是“迷你海王星”就很有争议了，因为质量一大，引力能留住厚厚的氢氦大气，把岩石表面裹得严严实实，你脚下可能根本就没有固体地面，而是被巨大气压压成超临界状态的“气体海洋”底部，区分这两者的那条线，大概在1.5到2倍地球半径左右，超过这个坎,变成气态的可能性直线上升。

地形方面也完全没法统一描述，一颗刚经历过全球岩浆洋冷却的年轻岩质行星，表面可能光滑得像台球，一颗被大量小行星轰炸过的，可能坑坑洼洼，如果有板块构造——至少目前地球是太阳系唯一一个被确认有板块构造的——就会有山脉、裂谷、深海沟，两颗岩质星球即使质量和成分相似,不同的热演化史也能写就截然不同的地貌。

夜深的时候我偶尔会想，在银河系那千亿颗岩质星球里，也许有些地方正下着甲烷雨，冲刷着一片黑色的岩石平原；也许有些星球的地面上覆盖着从未被命名的矿物结晶，在陌生恒星的光辉下泛着微光；也许某个和地球差不多大的岩块上，一片完全寂静的旷野已经存在了八十亿年，没有任何生命踩上去过，想到这儿，脚下的这颗蓝色弹珠就突然显得特别又不特殊——银河系从不缺土地,缺的可能是理解这些土地的我们。