原来地球如此普通！加拿大科学家：银河系中类地行星可能有60颗

在哥白尼之前，人们还普遍认为，地球就是宇宙的中心，所有的天体都围绕着地球旋转。直到《天体运行论》问世，人类才知道，地球只不过是宇宙中一颗普通的行星。

可是，当我们真的了解了那些行星之后，却又发现：地球竟然如此特殊。它有着完整的大气层、温暖的温度、广袤的陆地和丰富的水资源，最重要的是，它们共同造就了地球独一无二的风景——生物。

现在我们知道，银河系中有数千亿颗恒星，宇宙中有数万亿个星系。即便我们已经发现了4000多颗系外行星，却从没有发现一颗行星如此适合地球生物生存。从这方面来看，地球又像几百年前一样，成为了人类心中最特殊的行星。

地球真的独一无二吗？我们很难下定论。毕竟数千亿颗恒星之中，我们仅仅发现了其中极少数的恒星周围的行星，这样的比例远不足以说明问题。因此，宇宙中到底有多少像地球一样的行星，始终是一个悬而未决的难题。这个问题关系到我们推测宇宙中可能会出现多少地外生命，在著名的德雷克方程中，这也是一项重要的参数。

最近，加拿大的科学家们凭借多年来的系外行星探索数据，用新的方法进行了计算，得出了一个惊人的结论。他们认为：仅仅在银河系内，就有超过60亿颗类地行星围绕着像太阳这样的恒星公转！

不得不说，这个数字非常惊人。首先，这意味着我们的地球在宇宙中几乎没有任何特殊之处，这样的宜居环境也绝非是宇宙中的孤岛，而是随处可见的。另外，这个数字的巨大，也和我们目前的天文发现非常不符。实际上，前不久我们才刚刚分享一篇文章，说的是科学家首次发现类地行星（KOI-456.04）围绕类太阳恒星（开普勒 160）公转。虽然宇宙中的恒星和行星都非常多，其中也有一小部分类似于太阳（G型恒星）或地球（岩石行星），但是二者都和太阳系相似的情况却非常少见。

那么问题来了，加拿大科学家是如何得到这个结果的呢？

不列颠哥伦比亚大学（UBC）的天文学家Michelle Kunimoto是这个数字的提出者，值得一提的是，她在今年3月份刚刚因为在开普勒太空望远镜的数据中发现17颗新的类地行星而名声大噪。她指出：“我的计算表明：G型恒星所拥有的类地行星上限为0.18颗。估算不同类型行星在不同恒星周围出现的概率，可以给行星的形成和演化理论提供重要的借鉴，也能帮助我们提高未来寻找系外行星任务的效率。”

具体来说，她的计算过程是这样的——

首先要估算的，是和太阳类似的恒星数量。根据目前的估算，银河系中有1000亿-4000亿颗恒星，其中大约有7%是和太阳一样的G型主序星。那么，银河系中G型主序星的总数大约就是70亿-280亿颗。

那么，行星呢？

截至2020年1月1日，人类一共发现了4268颗系外行星，并且这个数字还在不断增加，而且基本可以确定会越来越快。可是，目前发现的系外行星中，大部分都是类似于木星的气体巨星，或者是类似于海王星一样的冰巨星。

这是否意味着宇宙中的行星本来就以这样的气体行星为主呢？并不是这样。科学家目前相信，质量超过地球4倍的行星一般都是气体行星，而质量小于2.5倍地球质量的则普遍是岩石行星，也就是说，行星的形态与质量是直接相关的。而目前来说，我们的技术无法直接发现系外行星，基本上都是靠系外行星对宿主恒星的影响来证明它们的存在。因此，质量越大的系外行星就越容易被发现，这就导致我们发现的系外行星以较大的气体行星为主。

我们有理由相信，宇宙中类似地球的行星应该非常多，只不过是目前还比较难以被发现而已。所以，对于科学家来说，如何估算这些被隐藏的类地行星数量，才是最关键的一个问题。为此，他们采用了一种特殊的手段——正演模拟。他们将正演模拟的结果应用在开普勒太空望远镜在2009年至2018年期间对超过20万颗恒星的观测记录，从而推测类地行星的数量。

Kunimoto指出：“一开始，我先对开普勒望远镜探测的恒星周围所有的系外行星进行模拟。根据我的算法能够发现它们的概率有多大，我将它们标记为'已检测到’或者'已经错过’。然后，我将'已检测到’的行星与实际发现的行星进行对比。如果模拟出来的匹配度足够高，则意味着最初发现的行星系统可以很好地代表真正宇宙中这颗恒星周围的行星系统。”

考虑到你可能没听懂，我们再解释一下。她首先忽略了科学家真正的观测数据，而是利用模拟的方式在计算机里分析开普勒望远镜的数据并计算能够发现多少行星。如果分类为”已检测到“的模拟数据和实际数据匹配，就证明模拟过程是比较准确的，那么我们就有理由相信，分类为”已经错过“的模拟数据也是相对准确的。

通过这种方法，他们就可以在“已经错过”的系外行星中寻找类地行星的数量了。他们规定：他们寻找的类地行星必须围绕着和太阳一样的G型主序星公转、质量在地球的0.75-1.5倍之间、和宿主恒星之间的距离在0.99-1.7天文单位范围内。

在这样的规定下，Kunimoto和她的同事、同属于UBC的天文学家Jaymie Matthews利用正演模拟估算得出：银河系中大约有60亿颗符合条件的系外行星。

当然，我们也不能说这个数字就一定准确。实际数字可能比60亿小一些，因为火星虽然位于1.7个天文单位之内，但是表面十分贫瘠，无法孕育生命，对于我们来说没有什么实际意义。

不过，即便如此，60亿这个数字仍然提供了一定的借鉴价值，比如在德雷克方程之中，它可以提供一个参考数据，帮助我们估算银河系中生命的数量。随着人类观测能力越来越强大，这个数字的准确性也将得到验证。