银河系里有两千亿颗宜居星球?这个数字让我失眠了三个晚上
说出来你可能不信,我上周刷到一个数据的时候,手里的薯片直接掉进了沙发缝里——银河系里可能藏着两千亿颗宜居星球,不是两亿,不是两百亿,是两千亿,这个数字大到什么概念呢?地球上所有海滩上的沙粒加起来,大概也就这么多,我盯着天花板想了一整晚,翻来覆去只有一个念头:如果这个数字是真的,那“我们是不是孤独的”这个问题,可能根本就不该问。
但等等,这个两千亿到底是怎么算出来的?总不可能是有人拿着望远镜一颗一颗数的吧,我花了三天时间钻进各种论文和资料里,想弄清楚这件事,现在我把整个思考过程摊开来跟你聊聊,就像我们坐在咖啡馆里扯淡那样。
两千亿这个数字从哪冒出来的
说实话,一开始我对这个数字是怀疑的,两千亿?听起来太像那种震惊体的标题了,但查了一圈发现,这个估算还真不是拍脑袋想出来的,背后有一套相当严谨的推算逻辑,只不过大多数人只记住了结论,没注意到推导过程。
整个推算是从开普勒太空望远镜开始的,这架望远镜从2009年发射之后,就盯着一小块天区连续观测了四年,专门捕捉行星从恒星前面经过时造成的微小亮度变化——天文学家管这叫“凌星法”,你可以理解为,它就像一个无比耐心的观察者,盯着成千上万颗恒星,等着看有没有黑点从它们脸上飘过,经过几年的数据积累,天文学家终于能回答一个关键问题:银河系里到底有多少颗恒星有行星?
答案比所有人预期的都要高,根据开普勒的数据统计,大约每五颗类太阳恒星里,就有一颗拥有位于宜居带内的类地行星,宜居带这个词很重要,它指的不是“舒服到能穿短袖”的距离,而是行星表面温度刚好能让液态水存在的那种轨道范围——不太近,水不会蒸发掉;不太远,水不会冻成冰疙瘩,学界管这个叫“恰到好处带”。
接下来就是简单的乘法了,银河系的恒星总数大约在1000亿到4000亿颗之间,取一个保守的中间值2000亿,这些恒星里大概有10%到20%跟太阳差不多——不是那种动不动就爆闪的红矮星,也不是烧得太猛早早死掉的蓝巨星,而是温和稳定的G型或K型恒星,按这个比例,适合考察的恒星底数大概在200亿到400亿颗之间,再乘以开普勒给的那个概率——五分之一——你就能得到40亿到80亿颗类地行星在宜居带里安安静静地转着。
那两千亿是哪来的?这个数字是把所有类型的恒星都算进去之后的上限估算,有些研究团队认为,如果把红矮星也纳入考量,宜居行星的数量会远高于之前的数据,红矮星虽然个头小、温度低,但它们的数量极其庞大,占银河系恒星总数的70%以上,2013年的一项研究曾给出过一个惊人的外推:每颗红矮星平均拥有0.4颗宜居行星,按这个比例去乘,数字就奔着上千亿去了。
所以我得承认,两千亿这个说法是真实存在的学术观点,但它更像是“银河系宜居星球上限”的估算,而不是一个精确的普查结果,不过话说回来,就算我们打个对折再对折,数字依然大到让人头皮发麻。
宜居不等于有人住,这是两码事
搞清楚数字来源之后,我第二个冒出来的问题是:一颗星球被标成“宜居”,到底意味着什么?有一回我在阳台上跟我爸聊这个,他听完直接说:“那不就是找到了两千亿个地球嘛。”我当时差点把手里的茶杯打翻——这个误解太普遍了,但它是错的。
天文学家说的“宜居”,严格来说只满足三个条件:行星是岩石质的,不是气态的;行星表面温度理论上允许液态水存在;行星的个头不能太大也不能太小,大概在地球直径的0.5倍到1.5倍之间,就这三条。没有一条涉及大气成分、磁场强度、板块构造、或者有没有树。简单说,这是个体检意义上的“健康”,跟你是不是个有趣的人没有任何关系。
真实情况是,一颗星球可能同时满足所有宜居条件,表面却比地狱还糟糕,没有磁场保护的行星会被恒星风吹得片甲不留,就像火星那样,曾经可能有过厚重大气和液态水,但几十亿年前磁场一熄火,太阳风直接把大气层剥了个精光,还有潮汐锁定的问题,红矮星的宜居带离恒星太近,行星很可能被引力锁死,一面永远朝着恒星烤得焦黑,另一面永远背对恒星冻成冰坨,中间只有窄窄一圈能勉强维持液态水。
所以现在你去看天文学论文,会发现他们越来越谨慎,越来越多地使用“潜在宜居行星”这种限定语,这个“潜在”里装的,是无数可能让生命胎死腹中的变数。
| 宜居条件 | 决定因素 | 已知例子 |
| 表面温度允许液态水 | 轨道距离、恒星类型 | TRAPPIST-1e |
| 岩石质行星 | 质量、密度 | 开普勒-186f |
| 合适的大小 | 直径0.5-1.5倍地球 | 比邻星b |
| 大气层存在 | 地质活动、磁场 | 尚未确认 |
费米悖论突然变得很扎心
聊到这里,那个著名的费米悖论就躲不开了,物理学家恩里科·费米在1950年随口问了一句:“他们都在哪儿呢?”当时在场的人都笑了,但后来没人笑得出来,如果银河系真的有两千亿颗宜居星球,哪怕其中只有万分之一真的演化出了智慧文明,那也应该有两千万个文明散布在银河系各处,考虑到银河系已经存在了130亿年,而地球只花了40多亿年就搞出了能够发射无线电的人类,那些比我们早诞生几亿年甚至几十亿年的文明,按理说应该有足够的时间把整个银河系走一遍。
但我们什么也没看到。没有探测器,没有信号,没有任何被人工改造过的恒星光谱,整个银河系安静得像个空荡荡的午夜停车场。
这就是“大寂静”的诡异之处,解释这个矛盾的假说多到可以出一本书:有人说地球恰好处于某种银河系自然保护区里,高等文明故意不打扰我们;有人说先进文明很快就学会了沉默,因为发出信号等于在黑暗中吹口哨,你不知道会吸引来什么;还有人说智慧生命的窗口期短得可怜,文明在掌握星际航行之前就把自己折腾没了——看看人类这一百年干的事,这个假说还真不太好反驳。
知道这些能改变什么吗
我在写这篇文章的时候一直在想一个问题:知道银河系可能有两千亿颗宜居星球,对我这种普通人的生活有什么实际影响?该上班还是上班,该交房租还是交房租,超市里的西红柿也不会因此降价。
但后来我觉得,有些知识不是用来“有用”的,它改变的是你看待一切的角度,比如每次刷到那些让人血压飙升的新闻,我都会下意识地想到,在银河系另一端的某个星球上,可能也有一个倒霉的家伙正坐在岩石上,看着他们那颗红色的太阳缓缓落下去,为今天部落里那场毫无意义的争吵感到沮丧,这种想象不会解决任何实际问题,但它让我的烦恼变得没那么大,两千亿个可能的世界里,我们这点破事大概连宇宙里的一粒灰尘都算不上。
最近韦布望远镜已经开始分析几颗近距离系外行星的大气光谱了,可能在未来几年,我们就会在某个几十光年外的星球大气里,检测到只有生命活动才能解释的化学失衡信号,到那时候,两千亿就不再是一个抽象的数字,它会变成一个你可以指给朋友看的事实——那颗星星旁边,真的有人在,想到这儿,我又有点睡不着了。
