当地球不再足够时：如何找到另一个可以居住的行星
16世纪的航海探险家们在世界的遥远、未知角落里发现了许多新家园。虽然这种殖民化似乎在某种程度上已经停滞不前，但有人认为，人类很快将开始移居到外星系的“系外行星”。但我们离这种扩张有多近呢？这就是科学家丹尼尔·乔治和史蒂芬·霍金在BBC2新节目《寻找新地球》中探讨的问题。该节目将于9月11日推出，将介绍最新努力以寻找这些类地系外行星，并思考未来我们将如何在这些行星上定居。
系外行星与其绕行的恒星相比非常小，通常距离非常遥远，这意味着我们无法通过望远镜实际看到它们。尽管如此，科学家已经发现了大约3600颗确认的系外行星和另外2400颗候选行星。然而，我们无法产生绝大多数行星的简单图像，因为它们的微弱信号通常会被它们较亮的母星淹没。
那么，当我们甚至无法通过最大的望远镜看到行星时，我们如何判断一个系外行星是否适合居住呢？大多数系外行星都是使用“凌日法”发现的，该方法测量了当一颗行星位于母星前面移动时引起的星体亮度的下降。这使我们能够估计行星的半径和其轨道周期。母星的性质通常是众所周知的，这意味着简单的物理学可以帮助我们根据它们的轨道确定行星距离母星有多远。从中我们可以很好地估算出该行星的温度，至少在其大气层的顶部。
综合了行星的质量和半径后，我们就能确定它的平均密度和表面重力。平均密度可以帮助我们判断这个行星是否可能类似于木星的气球，还是像地球一样密集的岩石世界。表面重力告诉我们这个行星是否能保持大气，以及大气是否可能对我们的舒适来说太稀薄或太浓密。
对于40颗已确认的系外行星，如水、甲烷和氧气等分子的化学组成已经被探测到，而随着下一年NASA的TESS任务和Hubble Space Telescope的继任者JWST的发射，这一列表将很快显著增长。
欧洲南方天文台正在建造一个能够比以往任何光学望远镜收集十倍更多星光的“极大望远镜”，它将能够详细探测附近类似地球的行星的大气。这些设施将使我们能够开始寻找与生物活动有关的分子（生物标志物签名）。
到目前为止，发现地球上和系外行星的强丰度的分子组合，例如氧气和甲烷等，这些分子组合会在短时间内相互反应。在地球上，生物不断补充了他们的丰度。当然，除了整体的行星特征外，还有许多其他因素对地球上发展的生命的成功起着关键作用。
在这不可能的旅程中，即使是我们最接近的系外邻居Proxima b，长途旅行时间也意味着这绝对是一张单程车票。确实，根据目前的技术，这段旅程需要数万年。允许我们在一个人类的生命中旅行的备选方案包括掌握接近光速的技术或开发可靠的长期人类休眠技术。在他们的航程中，宇航员还必须保护自己免受可能致命的宇宙射线剂量。他们还必须避免肌肉和骨骼的消耗，并应对在一大罐头里被锁上数年的心理压力。抵达目的地后，他们还必须适应作为一个没有地球上我们所享有的进化优势的外星人的生活。这可能是最大的挑战。曼彻斯特大学天体物理学资深讲师伊蒙·凯林斯（Eamonn Kerins） 这篇文章最初发表在《The Conversation》上。阅读原文。
