到底在哪？ 另一地球可能被发现

美国航空航天局发布消息称，将在北京时间今天晚上24:00对外发布与系外行星有关的新进展。在美国航空航天局官方网站上发布的新闻通告中写道：“系外行星，尤其是大小与地球接近的小型系外行星，仅仅在21年前还仍然属于科幻的范畴，但在今天，我们已经发现了数以千计的系外行星，天文学家们已经接近几千年来我们所梦想的目标：发现另外一个地球

美国航空航天局发布消息称，将在北京时间今天晚上24:00对外发布与系外行星有关的新进展。

在美国航空航天局官方网站上发布的新闻通告中写道：“系外行星，尤其是大小与地球接近的小型系外行星，仅仅在21年前还仍然属于科幻的范畴，但在今天，我们已经发现了数以千计的系外行星，天文学家们已经接近几千年来我们所梦想的目标：发现另外一个地球。”

这样的模糊措辞为外界的联想留下了诸多空间，但具体的消息还得等到发布会召开之后才能确切知晓。

数千年来，人们一直想知道一个问题的答案：在宇宙中，我们是否是孤独的？而现在，由于以开普勒望远镜为代表的系外行星搜寻计划的开展，我们已经接近可以回答以上的这个问题。

我们现在已经确认，除了太阳系内的8大行星，在太阳系之外，围绕其他恒星同样存在大量的行星。它们也就是我们上文中所称的“系外行星”。

Kepler-47行星系统与太阳系大小的对比，其中还标出了两个行星系统中各自宜居带的大小范围

截止2015年7月21日，全世界已经得到确认的系外行星共有1934颗，其中有超过1000颗是由开普勒项目所发现的。

开普勒空间望远镜项目

“开普勒”是美国航空航天局在2009年3月7日发射升空的空间天文台，其设计目标是寻找围绕其他恒星运行的类地行星。

这台空间望远镜以欧洲文艺复兴时期的天文学家和数学家约翰尼斯・开普勒(Johannes Kepler，1571~1630)的名字命名，他最为人所知的贡献便是发现了太阳系行星运动的三大定律。

开普勒空间望远镜的探测任务包括：对银河系的一小块固定天区进行巡天观测，搜寻可能存在于其他恒星周围宜居带范围内，且地球大小的系外行星目标，并根据观测结果估算银河系中可能存在的类似系外行星的数量。

其携带的唯一一件科学载荷便是一台高精度的光度计，它将在固定的天区内对超过14.5万颗主序恒星进行连续的精密测光观测，并借助“凌星法”(Transit)搜寻地外行星。

所谓凌星法，是指当系外行星从我们观察恒星的视线前方经过时，由于行星体会遮挡住部分恒星发出的光线，这将造成恒星的亮度发生轻微减弱，于是通过对这种轻微光变的探测，我们便可以推知系外行星的存在。

由此可见，如果要使用凌星法搜寻系外行星，那么这颗系外行星必须从我们的观察视野前方经过并遮挡住恒星的光线，因此这里就存在一个角度的问题。如果系外行星运行的轨道平面与我们的观测视角不在同一直线上，凌星法就无法发挥作用。

符合这种条件的发生概率大约等于恒星的直径除以这颗系外行星的轨道直径。对于一颗类似地球的系外行星，并且围绕一颗类似太阳的恒星运行，那么这一概率值约为0.5%，而对于那些轨道周期只有4天的系外行星，这样的几率则大约是10%左右。

因此，采用凌星法搜寻系外行星的几率其实是很低的。那么为了尽可能多的发现系外行星，就必须对尽可能多的恒星进行监测。

由于系外行星越小，其遮挡的恒星面积也越小，那么恒星由于受到系外行星遮挡而发生的亮度减弱程度也就越轻微。这就让搜寻与地球大小相似的小型系外行星更加困难重重。

因此，即便地球大小的系外行星是普遍存在的，我们也必须对成千上万颗恒星进行监测才有可能获得少数发现。开普勒空间望远镜对超过10万颗恒星进行连续的精密监测，如果在这样的数量级下，对地球大小系外行星的探测仍然得到零结果，那就将非常说明问题。

而如果地球大小的系外行星是普遍存在的，那么开普勒空间望远镜应该就可以探测到其中的一部分。

考虑到最理想的情况是找到一颗大小与地球接近的系外行星，并且其围绕运行的也是一颗与太阳相类似的恒星，那么在这样的情况下，我们最想寻找到的系外行星的公转周期就应该是一年左右。

因为这表明其与恒星之间的距离适中，因而处于“宜居带”(Habitable Zone)。所谓宜居带，是指围绕一颗恒星周围距离适中的区域，在这一区域内温度范围适宜，因此液态水可以存在于行星表明，从而有可能允许生命的生存。

而为了可靠地确认一颗系外行星，我们需要连续观察到4次凌星过程才能确认观测结果。这样一来，要想找到“另一个地球”，我们最少将需要3年半左右的观测时。

如果开普勒望远镜项目能够持续观测更长的时间，我们就将有可能找到更小，距离恒星也更加遥远的系外行星目标。

开普勒空间望远镜的主体是一台专门设计的口径0.95米的望远镜，这是一台“光度计”，它拥有非常大的观测视场(105平方度)，大约相当于伸直手臂之后你的手掌挡住的夜空面积大小，而大部分望远镜的视场一般都不超过1平方度。开普勒望远镜需要这样的大视场，这样才能观测尽可能多的恒星。

系外行星发现史

几个世纪以来，很多科学家和哲学家都曾经想象着系外行星的存在，但在当时没有任何手段可以去证实他们的想法。在19世纪曾经有几次，有人宣称发现了系外行星，但到最后都一一被天文学家们否定了。

最早得到学界确认的发现出现在1992年，当时科学家们在一颗脉冲星PSR B1257+12的周围发现了系外行星。

人们首次在主序恒星周围发现系外行星则是在1995年，当时一组瑞士天文学家在飞马座-51星周围找到一颗气态巨行星。

时至今日，有少数一些系外行星已经被直接成像拍摄到，但绝大部分系外行星的发现都是经由间接的手法，如凌星法以及径向速度法等手段发现的。

最先被发现的系外行星大部分都是距离恒星很近，且体型巨大的气态巨行星。天文学家们对于这些被称作“热木星”(hot Jupiters)的系外行星感到非常惊奇，因为根据行星形成理论，气态巨行星(如太阳系中的木星)应当是形成于距离太阳较远的位置上的。

但逐渐地，科学家们也开始发现一些其他类型的系外行星，到现在已经相当清楚，热木星之所以一开始被发现比较多，是因为它们比较容易被发现，而实际上这类系外行星的数量是比较少的。

在1999年，仙女座υ星成为首颗被发现周围存在多颗行星，因而构成一个“多行星系统”的主序恒星。

截止本月21日，科学家们已经找到了1934颗系外行星，分别属于1224个行星系统，其中有484个行星系统中拥有超过一颗行星，因而属于“多行星系统”。

Kepler-16是首颗被发现围绕一个双主序星系统运行的系外行星。2014年2月26日，美国航空航天局宣布开普勒望远镜新发现围绕305颗恒星运行的715颗系外行星。

在开普勒项目之前，科学家们发现的系外行星大部分都是体型较为庞大的，与木星类似的气态巨行星，但开普勒项目中所发现的系外行星体型则大多介于地球与海王星之间。

2015年1月6日，美国航空航天局宣布了由开普勒项目所发现的第1000颗系外行星，其中有三颗的运行轨道位于宜居带内，它们分别是：Kepler-438b和Kepler-442b，这两颗系外行星的大小与地球接近(直径分别为地球直径的1.12倍和1.34倍)，并且很有可能是岩石行星；另外一颗Kepler-440b则属于“超级地球”，其直径大约是地球的1.86倍。

到目前为止，其余已经发现运行于宜居带范围内，且大小与地球比较接近的系外行星还有：Kepler-62e、Kepler-62f、Kepler-186f、Kepler296e、Kepler-296f等等。