宜居星球
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宜居星球(英文名:life-bearing planet)是指适合人类居住的行星

液态水的存在是判断星球是否宜居的关键,而液态水的稳定存在依赖于星球与母恒星的距离,即星球需位于“适居带”内。适居带是母恒星周围温度适宜的区域,距离过近会导致水分以气态形式存在,距离过远则会使水分冻结成冰,唯有处于适居带内,温度才能维持液态水存在,为生命提供基础生存环境。星球的轨道稳定性是宜居的重要因素。宜居星球的轨道需接近圆形,若轨道为高偏心率的椭圆,星球在运行过程中会经历极端温度变化——近日点时温度过高,远日点时温度过低,不利于生命存在。同时,轨道需保持长期平稳,确保适宜的气候条件持续存在,为生命的发生和演化提供充足时间。另外,宜居星球的引力大小需与地球相近。

2011年2月发现的54颗宜居带行星中,开普勒22b是第一个被证实的。这一里程碑发表在《天体物理学杂志》上。同年9月,一项研究结果显示,一颗位于36光年外的行星(HD 85512 b)极有可能是人类迄今发现的和地球最接近的星球。同年12月5日至9日,约翰尼斯·开普勒团队在艾姆斯举办首届科学会议,宣布发现1094颗候选行星,加上之前发现的总共有2326颗。其中,207颗与地球大小相近,680颗与超级地球大小相近。2013年7月9日,美国太空网报道,一项研究表明,宇宙可能拥有的宜居行星数量惊人——光是在银河系内部就可能存在多达600亿颗。2024年,天文学家借助詹姆斯·韦伯空间望远镜太空望远镜,发现LHS 1140 b可能是一颗拥有富氮大气层的超级地球,且表面覆盖的冰/水面积相当于大西洋。2025年6月,由中国科学院云南天文台牵头的国际研究团队,在一颗类似太阳恒星周围发现一颗位于宜居带的超级地球Kepler-725c,它的质量大约是地球质量的10倍。2026年1月,英国卫报》报道称,通过分析美国开普勒空间天文台采集的数据,一支国际天文学团队发现了一颗距离地球约146光年的星体,并将其命名为HD137010b。

宜居条件

2013年7月9日,美国太空网报道,尽管到目前为止科学家们一共只发现了十几颗可能拥有潜在宜居环境的太阳系外行星,但一项研究表明,宇宙可能拥有的宜居行星数量惊人——光是在银河系内部就可能存在多达600亿颗,它们围绕着暗弱的红矮星运行。

根据美国航空航天局旨在搜寻系外行星的开普勒太空望远镜获取的数据,科学家们估算认为每一颗红矮星周围都应当存在一颗位于宜居带范围内地球大小的行星体,而红矮星是宇宙中数量最多,最常见的恒星类型。而这一次,科学家们又将这一估算数值翻了一番,因为他们将云层覆盖效应对于行星支持生命生存的意义考虑了进去。

多利安·阿伯特(Dorian Abbot)是芝加哥大学地球物理学助理教授,他表示:“云层会导致升温,有时候也会导致降温。”他说:“云层会通过反射太阳光造成降温效应,但是与此同时它们会吸收来自近地表的长波辐射,从而引发温室效应。这一效应对于保持生命的生存条件非常关键。”

所谓“宜居带”是指围绕恒星存在的一个范围,在此范围内的温度条件可以允许水体以液态形式存在于行星表面,而水被认为是支持生命生存的必要因素之一。如果一颗行星距离它的“太阳”太远,那么它的温度就会太低,水体就会冻结;而反过来,如果这颗行星距离它的太阳太近,水体就会在高温下蒸发损失殆尽。由于红矮星相比我们的太阳要暗淡的多,温度也要低得多,因此这些恒星周围宜居带的范围距离恒星本身就要近一些。

这项研究的参与者之一,美国西北大学的博士后研究员尼古拉斯·科万(Nicolas Cowan)表示:“如果你围绕一颗小质量的红矮星运行,你可能公转一周只需要一个月或两个月的时间。”

由于这种极度接近恒星的轨道,这些行星会很快陷入与恒星之间的潮汐锁定状态,即它永远会以一面正对太阳,就有点像是月球总是以一面面朝地球一样。这一向阳面就会永远暴露在阳光之中。

在这项研究中,研究人员使用3D技术模拟了这些与它们的“太阳”处于潮汐锁定状态的行星,其大气中的气流是如何运动的。研究组发现这些行星上的水体会很快蒸腾形成云层。并且这一云层会在向阳的一面聚集。这起到降温的作用,从而将原有宜居带的范围向行星轨道的内侧拓展,这就意味着那些距离恒星更近距离上的行星也有可能可以维持一个适宜生命生存的环境条件。

核心基础条件

液态水的存在是判断星球是否宜居的关键,而液态水的稳定存在依赖于星球与母恒星的距离,即星球需位于“适居带”内。适居带是母恒星周围温度适宜的区域,距离过近会导致水分以气态形式存在,距离过远则会使水分冻结成冰,唯有处于适居带内,温度才能维持液态水存在,为生命提供基础生存环境。

轨道稳定性条件

星球的轨道稳定性是宜居的重要因素。宜居星球的轨道需接近圆形,若轨道为高偏心率的椭圆,星球在运行过程中会经历极端温度变化——近日点时温度过高,远日点时温度过低,不利于生命存在。同时,轨道需保持长期平稳,确保适宜的气候条件持续存在,为生命的发生和演化提供充足时间。

星球体积与引力条件

宜居星球的大小需与地球相近,这样的星球引力适中,能够维持生命所需的各类环境条件。若星球体积过大(如木星),其引力会过强,导致大气层过厚、气压过高,大幅降低生命存在的可能性。

非行星类宜居候选体

除行星外,部分卫星也可能具备宜居环境,尤其是太阳系中木星、土星的部分卫星。这类卫星可能存在液态水,冰层之下可能隐藏着生命生存的潜力。例如土卫六,拥有稠密的大气层和液态甲烷湖泊,虽表面极端低温,但具备复杂的有机化学环境,是宜居环境的重要候选对象。

球探测目标的考量因素

可及性

探测目标的设定首先需考虑可及性,优先选择距离地球较近、处于人类可探索范围之内的天体,例如火星冰卫星冰巨星等。其中,火星与地球的最近距离约为5500万公里,最远距离超过4亿公里,属于人类可探索的范围。

生命存在的潜在条件

天体是否具备生命存在的潜在条件,是探测目标考量的核心因素之一。例如火星的温度、大气等环境与地球相似,曾经可能适合生命孕育;而部分冰卫星或冰巨星,表面覆盖着厚厚的冰层,冰层之下可能存在液态海洋,能够为生命存在提供适宜的环境。

探测方法与难点

探测方法

目前,对太阳系宜居行星的探测主要采用间接手段,核心是探测行星大气的组成成分,通过大气中的特征气体判断是否存在生命信号。例如,大气中同时存在甲烷氧气,被认为可能是生命活动产生的信号,此外二氧化碳等气体也可作为判断宜居性的指标性气体。

探测类地行星大气的一种关键手段是利用凌星现象——即行星从其母恒星前方经过时,观测恒星光线的变化。当带有大气的行星经过恒星前方时,部分恒星光线会穿透行星大气,探测器可通过检测光线中被行星大气吸收的部分,分析大气成分。

探测难点

太阳系外行星距离地球极为遥远,其自身信号非常微弱,这给探测工作带来了极大困难。核心难点在于,母恒星的信号强度远超行星信号,会完全淹没行星大气及行星本身的信号;而凌星现象中,行星大气吸收恒星光线产生的信号尤为微弱,需要极高精度的探测技术,才能从强烈的恒星信号中分离并检测到这一微弱信号。

具体实例

在2009年以前,人类发现的系外行星大多是巨大的气态体,并且这些系外行星没有像地球这样的坚硬土地,而且这些行星轨道距离恒星过近,气温比地球的高了好几倍。只有2007年发现的一颗名为Gliese581C的行星最像地球。Gliese581C的恒星是一颗红矮星,并且位于宜居带。所谓宜居带,顾名思义是生命适宜居住的地带,离恒星的距离适中,使得星球上的温度不会太冷也不会太热,而且液态水也能够存在。2011年,天文学家通过开普勒巡天计划发现类地行星“开普勒”-22b,2015年又确定了3颗~4颗大小与地球几乎相同,并且也是位于宜居带的岩石星球。至于这些星球上是否存在液态水,是否有类似地球的大气层,目前还不清楚。

系外行星围绕的恒星

从目前所发现的行星系来看,大多数系外行星所围绕的恒星与太阳有着很大区别。太阳是个由等离子体组成的大球,系外恒星则多为红矮星中子星脉冲星。红矮星是系外行星系统中最常见的恒星,质量小于太阳的一半,发出黯淡的橙红的光。系外行星也会围绕中子星旋转。中子星是恒星演化到末期,经重力崩溃发生超新星爆炸后的结果之一,它也是除了黑洞以外密度最大的星体。脉冲星是一种快速旋转的中子星,会从磁极喷射电磁辐射。由于脉冲星的旋转,所以从遥远的地方看就像是一束脉冲在不停地闪烁。

系外的“海洋行星”

Gliese581d是天秤座中一颗名为Gliese581恒星轨道上的一颗行星,它也是在太阳系之外发现的为数不多几个与地球大小相当的行星之一。Gliese581d所处的位置非常有利于液态水的存在,因此有可能存在生命。由于它的表面极可能覆盖着深厚的水体,所以被称为首个“海洋行星”。Gliese581d距离地球大约22光年,围绕一颗红矮星运行,具有较厚的二氧化碳大气层。人类曾在2008年接收到了Gliese581d发出的信号,分析后认为这些信号只是距离地球22光年之外的其他星球发出的“噪音”,于是断言Gliese581d根本不存在。但英国学者的研究却认为Gliese581d存在。

来自类地行星的神秘信息

人类曾探测到类地行星Gliese 581d的神秘信息。早在2008年,在神秘信号来源还没有证实之前,就已经有天文爱好者对此信号进行了回复。他们希望这些神秘信号是智慧生命体发布的,可能有着特殊的含义。他们通过社交网站,收集了501条地球人的信息,其中包括美国前总统布什和世界著名建筑的照片,预计人们发出的信息于2029年抵达Gliese581d,人们希望一切顺利,进而也希望在2049年收到类地行星传来的反馈信息。事实上,自古以来,人类对于外星生命的探求一直是孜孜不倦的。人类相信这浩瀚的宇宙中,还会有其他生命的存在,人类已经以不同形式将自己的幻想撰写成小说作品,如科幻小说《三体》,描述外星人和地球人通过电子信号进行沟通。

在类地行星中,Gliese这样的名字令人眼花缭乱。原因并不复杂,因为科学家们发现的很多行星都围绕德国天文学家威廉・葛利斯(WilhelmGliese)编写的星星表里的恒星们公转。威廉・葛利斯是一位法官的儿子。1957年发表了他的第一本星表,称为Gliese近星星表,收录了几千颗距离地球在20秒差距之内的恒星。何为秒差距,秒差距是天文学上的一种长度单位。以地球公转轨道的平均半径为底边,拿被观察恒星作为一个点,做一个三角形,这个角对应的角度就称为视差。当这个角的大小为1角秒时,这个三角形的一条边的长度就称为1秒差距,这也是地球到这个恒星的距离。1969年他对原来的星表进行了重大的修改后再版,在他的星表中有名的恒星如Gliese 581和Gliese 710,该星表中的恒星因为接近地球,所以是经常被研究的对象。后来他又于1979年和1991年出版了星表的两个附录。

受人类关注的两颗系外超级地球

太阳系中,只存在气态巨行星和岩质行星这两类行星。但在其他星系中则不同,天文学家发现了太阳系没有的30多颗“超级地球”,它们的尺寸介于地球和天王星之间,而且体积比典型的类地行星大。因为它们具有与地球相似的物理和其他动力学特性,所以还容易被观察和发现。超级地球也同样具有一个活跃的核心,可以保持住一个大气环境。如果能够在宜居带上发现一颗超级地球,可为人类未来星际旅行,系外移民提供一个好的选择对象。目前,有两颗超级地球被天文学家列为重点观察星球,CoRoT-7b和GJ1214b。CoRoT-7b的一侧存在广阔的熔岩海,它是科学家发现的第一颗系外多岩行星,它距恒星250万千米,受潮汐影响,一侧始终朝向恒星,另一侧则永远处于黑夜之中。朝着恒星的一侧温度达到2327℃。GJ1214b距离地球约40光年,约由75%的水和25%的岩石构成,有稳定的大气层,体积约为地球的2.7倍,质量是地球的6.5倍,温度高达200℃,被称为超级地球。

其他星球

行星比地球略大,距地球约146光年,但与地球相比,HD137010b条件仍然相差甚远。美国航空航天局(NASA)将它形容为一颗“冰冻地球”,称其地表接收到的光能与热能仅为地球的1/3,这是由于它所环绕的恒星太阳“冷淡”。因此,该星球的地表环境可能与火星类似,平均温度低至零下68摄氏度(火星约为零下60摄氏度)。但天文学家表示,只要星球上的大气环境适宜,它也可能存在丰富的水资源。

据NASA介绍,开普勒天文台对HD137010b的观测目前仅基于一次“凌日”事件,即行星体从恒星体正前方经过时形成的“微型日食”。天文学家掌握的数据及推演成果还非常有限,他们需要看到“凌日”现象规律性地重复上演,才能确认HD137010b是否为一颗真正意义上的行星。如果进展顺利,其动向有可能被美国的巡天卫星“苔丝”或欧洲的系外行星探测望远镜CHEOPS捕捉,否则更多的数据采集需要仰仗下一代太空望远镜的问世。

如果生活在“开普勒-186f”星球上,傍晚岸边可看到地平线附近有四颗行星和一颗橙色太阳”,夜晚绚丽的极光带在空中舞动。研究显示,开普勒-186f是迄今发现最小的宜居带太阳系外行星,同时,这颗可能孕育生命的星球夜晚被极光照亮。

开普勒-186f是一颗环绕红矮星开普勒186的太阳系外行星,距离地球约492光年。该行星是第一颗在太阳以外恒星旁发现的适居带内半径与地球相若的系外行星。开普勒-186f不仅大小与地球相似,而且与所环绕的恒星距离也刚刚好,使其地表有可能存在液态水。这颗行星的各种特性,使其可能拥有与地球相似的大气层。开普勒-186f是其恒星星系中最外围的一颗行星,处于宜居区的边缘,这意味着其表面温度可能过低,水有可能结冰。这个行星位处适于居住区域,但不意味着它就真的适于居住,这个行星是地球的表亲。

发现的太阳系外行星中仅有10%体积大于地球,开普勒-186f是迄今观测到的最小系外行星,它环绕运行在一个宜居地带。天文学家现已发现在恒星宜居地带环绕运行的其他小型行星,此前最接近地球体积的是“格利泽667Cf”和“格利泽-667Ce”,它们的体积是地球的1.4倍,存在于一个三星系统中。理论模型表明,接近该体积大小的行星可能拥有岩石表面,但它也可能更像海王星,较小的星球可能被蓬松大气层覆盖。

开普勒-186f环绕一颗昏暗的红矮星运行,所以即使是晴朗的天空也不会比地球阴天更明亮。如果这颗星球具有类似地球的大气层,夜晚就变得更加有“活力”。这颗红矮星有比地球略大的4颗行星环绕运行,它们过于接近红矮星,无法适宜生命存在,但是它们的光芒可以照射在开普勒-186f的黎明或者黄昏。

同时,这颗红矮星具有较强活跃性,产生高频耀斑和较强的辐射风。开普勒-186f略比地球大一些,如果它有类似地球的内部结构,将存在一个较强的磁场。任何潜在大气层和恒星辐射产生的交互性,将使开普勒-186f较大区域形成时常出现、清晰可见的壮观极光现象。

新发现的类地行星Kepler-22b系统,星球由左至右依次为kelper-22b、水星金星地球火星[span]不得不先泼一盆冷水的事实是,不少人把天文学名词“宜居”理解为适合人类居住,但对于天文学家来说,“宜居”指适合生命存在,哪怕这个生命只是一个单细胞细菌。

宜居带行星距离恒星远近合适的区域。在这一区域内,恒星传递给行星的热量适中,行星不会太热或太冷,星球上可能存在海洋行星美国发现的这颗行星被命名为开普勒22b(Kepler-22b),距离地球约600光年之遥,体积是地球的2.4倍,这是目前被证实的从大小和运行轨道来说最接近地球形态的行星,它像地球围绕太阳运转一样每290天环绕着一颗类似于太阳的恒星运转。开普勒科学队副队长纳塔利·巴塔尔哈说,这颗行星处在“宜居带”之中,它上面的温度既不是太高也不是太低,有可能存在液态水,而且这颗行星环绕着一颗类似太阳的星球运转。不过,科学家们还不清楚这颗行星的组成主要为岩石还是气体或液体。

研究发现

2011年2月发现的54颗宜居带行星中,开普勒22b是第一个被证实的。这一里程碑发表在《天体物理学杂志》上。同年9月,一项研究结果显示,一颗位于36光年外的行星(HD 85512 b)极有可能是人类迄今发现的和地球最接近的星球。同年12月5日至9日,约翰尼斯·开普勒团队在艾姆斯举办首届科学会议,宣布发现1094颗新的候选行星,加上之前发现的总共有2326颗。其中,207颗与地球大小相近,680颗与超级地球大小相近,1181颗与海王星大小相近,203颗与木星大小相近,55颗比木星大。

2022年6月15日——麻省理工学院(MIT)等地的天文学家在银河系附近发现了一个距离地球仅33光年的多行星系统,该系统中心有一颗又小又冷的M型矮星,名为HD260655。天文学家发现HD260655至少有两颗地球大小的行星。据他们判断,这些岩石星球很可能不适合居住,因为它们的轨道相对较紧,行星暴露在过高的温度下,无法使表面的水维持液态。

2024年,天文学家借助詹姆斯·韦伯空间望远镜太空望远镜,发现LHS 1140 b可能是一颗拥有富氮大气层的超级地球,且表面覆盖的冰/水面积相当于大西洋

天文学家寻找宜居星球的首要标准,就是寻找水资源。相关论文的第一作者、来自蒙特利尔大学博士生查尔斯・卡迪厄(Charles Cadieux)表示:

IT之家注:LHS 1140 b围绕着一颗红矮星运行,距离地球48光年,位于鲸鱼座内,这颗系外行星位于天文学家所说的宿主恒星的“宜居带”内,天文学家利用韦伯太空望远镜获得的数据表明,这颗系外行星的质量中可能有10%到20%的液态水,这意味着很可能存在海洋。

2025年,根据《国家空间科学中长期发展规划》(2024-2050),中国正式宣布探索太阳系天体和系外行星的宜居性,开展地外生命探寻。彗星太阳系中的小型天体,由冰、尘埃和小岩石颗粒组成彗核,当彗星靠近太阳时,彗核中的冰物质升华形成彗发,太阳风与太阳辐射压力会将部分彗发物质推离彗核,形成彗尾。彗星形成于太阳系早期,是太阳系形成时遗留的原始物质,其形成初期位于靠近太阳的区域,后被大行星通过引力散射抛至太阳系外围,保留了太阳系早期的物质特征。地球形成于太阳系“雪线”以内,最初形成时携带有机化合物的可能性较低。研究发现,彗星上不仅存在水,还含有有机物(如简单氨基酸),因此地球上最初的原始生命有可能起源于彗星。科学家通过观测、分析彗星的成分和结构,能够获取生命起源的重要线索,进而为探寻地外生命提供有力支撑。

2025年6月,由中国科学院云南天文台牵头的国际研究团队,在一颗类似太阳恒星周围发现一颗位于宜居带的超级地球Kepler-725c,它的质量大约是地球质量的10倍。这颗“超级地球”围绕一颗名为Kepler-725的G9V型宿主恒星运行。该宿主恒星的光谱型与太阳相似,但它比太阳年轻,年龄仅为16亿年,表面的磁场活动要比太阳活动更为剧烈。该“超级地球”位于Kepler-725的宜居带——一个适合液态水存在的区域,被认为是类地生命诞生的关键条件。它绕宿主恒星运行一圈大约需要207.5天,与地球的公转周期相近。“‘超级地球’在一个像太阳一样的恒星附近的宜居带里,也就是说它有可能存在类似于地球上的碳基生命。”中国科学院云南天文台研究员顾盛宏介绍,“它离我们有将近1.6亿个地球到太阳之间的距离这么远。”此项成果于6月3日发表在国际著名科学期刊《自然-天文》(Nature 天文学)上,这也是在国际上首次利用凌星中间时刻变化反演技术在类太阳恒星的宜居带发现此类行星

2026年1月,英国卫报》报道称,通过分析美国开普勒空间天文台采集的数据,一支国际天文学团队发现了这颗距离地球约146光年的星体,并将其命名为HD137010b。该星体比地球大6%左右,围绕着一颗类似太阳恒星公转,公转周期约为355天。根据测算,这颗星体有50%概率处在其所属星系的“宜居地带”。澳大利亚广播公司称,天文学界对新发现反响积极,有学者将它称作“人人都想找到的星星”。学界先前观测到的热门“宜居星球”开普勒-186f距地球足足500光年,且它的观测亮度仅为HD137010b的1/20左右。

参考资料 >

宜居行星(life).宜居行星(life).2026-02-02

science.nasa.gov.habworlds.2026-01-30

大学・问|哪些星球适宜人类居住?.南京大学.2026-01-30

科学家发现36光年外最接近地球系外行星.科学网.2024-08-22

nasas-kepler-confirms-its-first-planet-in-habitable-zone.jpl.nasa.gov.2026-02-02

银河系内或拥有600亿颗存水宜居星球.新浪科技.2026-02-02

可能存在 10%-20% 液态水,新“超级地球”宜居候选者被发现:距地球 48 光年.IT之家.2026-01-30

科学家发现一颗“超级地球” 可能存在类地生命.央视网.2026-01-30

146光年外新发现一颗“冰冻地球”,或为潜在宜居星球.腾讯网.2026-01-30

银河系内新发现一颗“潜在宜居”候选行星.银河系内新发现一颗“潜在宜居”候选行星.2026-01-30

146光年外新发现一颗“冰冻地球”,或成潜在人类宜居星球?.环球网.2026-01-30

超级地球“开普勒22b”,最有可能拥有地外生命的星球之一.腾讯网.2024-08-22

明查|NASA发现“超级地球”或有人居住?细节错误满满.澎湃新闻.2026-01-30

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