地球2.0？又一堂令人沮喪的算術(shù)課

江曉原

“發(fā)現(xiàn)另一個地球”是什么意思？

當(dāng)媒體使用“發(fā)現(xiàn)了另一個地球”或“地球2.0”這樣的措辭時，在普通公眾心目中喚起的想象，通常是這樣的：天文學(xué)家在某處找到了一顆行星，那顆行星上的環(huán)境和地球相當(dāng)類似，比如有大氣層，有液態(tài)水，有和地球上相似的四季和溫度，有距離遠(yuǎn)近合適的恒星作為它的太陽……

但在想象這種前景之前，我們必須先搞清楚，“發(fā)現(xiàn)了另一個地球”到底是什么意思。是我們聽到這個說法時通常想象的意思嗎？

尋找類地行星的事情，其實一直有天文學(xué)家在做，也時不時要想辦法在媒體上說一說。這次是NASA（美國國家航空航天局）高調(diào)宣布的，它的“開普勒太空望遠(yuǎn)鏡”發(fā)現(xiàn)了一顆類地行星，NASA把它命名為“開普勒452b”。按照最近公布的數(shù)據(jù)，“開普勒452b”年齡約60億歲，公轉(zhuǎn)周期385天，質(zhì)量“可能是地球的5倍”，據(jù)說它的“與地球相似指數(shù)”高達0.98。

但是，千萬不能輕易相信這些看起來頭頭是道的數(shù)據(jù)，也不要因為它們是NASA公布的就頂禮膜拜，因為還有一個致命的數(shù)據(jù)不聲不響地夾在中間。我一聽說這次“發(fā)現(xiàn)了另一個地球”，首先就找這個數(shù)據(jù)：“開普勒452b”離地球多遠(yuǎn)？目前的數(shù)據(jù)是——1 400光年。

先回顧一下冥王星的故事吧

1 400光年意味著什么？正巧最近冥王星也非常熱——盡管在物理上它是一顆“極度深寒”的星球，那我們就拿冥王星的故事當(dāng)作標(biāo)尺來用用吧。

1 400年，就是說以光速（每秒30萬千米）運行，需要1 400年。而冥王星作為太陽系較為邊遠(yuǎn)的天體，它離太陽的距離，以光速運行大約需要5.5個小時。這里就需要上算術(shù)課了：1 400年 = 365×24×1 400 = 12 264 000小時，也就是說，“開普勒452b”離地球的距離，是冥王星離太陽距離的12 264 000÷5.5≈2 229 818倍，或者更粗略些說，“開普勒452b”離我們的距離是冥王星離我們距離的200多萬倍。

考慮到冥王星到太陽的距離是地球到太陽平均距離的大約40倍，在談?wù)摗伴_普勒452b”和我們的距離，或冥王星和我們的距離時，為了方便，我們其實已經(jīng)可以忽略地球和太陽之間的平均距離（1個天文單位）。這樣我們就知道，如果說“開普勒452b”是地球在遠(yuǎn)方的“大堂兄”或“大表哥”，則冥王星簡直就像和我們緊挨著的近鄰。

那么我們就來看一看，對于冥王星這個緊挨著的近鄰，我們究竟知道了多少。

通常我們關(guān)注某顆行星，特別重要的是它的這幾個參數(shù)：尺度、質(zhì)量、公轉(zhuǎn)周期、與地球的距離。

冥王星是1930年被發(fā)現(xiàn)的，1980年出版的《中國大百科全書·天文卷》告訴我們，冥王星的尺度“至今仍未定準(zhǔn)”，最初定為6 400千米，后來給出的下限是2 000千米，當(dāng)時常采用2 700千米的說法?，F(xiàn)在較新的數(shù)據(jù)是2 370千米，前后相差2.7倍。

冥王星的質(zhì)量，在1971年以前被定為0.8地球質(zhì)量，但到1978年被確定為0.002 4地球質(zhì)量，前后相差約333倍。

只有冥王星的公轉(zhuǎn)周期，前后說法相當(dāng)一致，約248年。但要注意，從冥王星被發(fā)現(xiàn)迄今，它只運行了公轉(zhuǎn)周期的三分之一，天文學(xué)家還沒有見證它繞著太陽走完一圈，所以修正的余地仍然存在。

我們對冥王星的探測已經(jīng)超過85年，2015年7月14日，“新地平線號”探測器已經(jīng)從冥王星身邊掠過，但我們對這顆“骯臟的冰球”所知仍然極為有限。想一想，對于比冥王星更遙遠(yuǎn)200多萬倍的“開普勒452b”，天文學(xué)家能知道多少？他們有多大的依據(jù)可以斷定這是“另一個地球”？

另外，NASA又是用什么手段“發(fā)現(xiàn)”了“開普勒452b”的呢？聽起來也玄得很，他們的方法是“凌星法”?！傲栊欠ā北緛聿⒉恍热绠?dāng)金星運行在地球和太陽之間時，有時會在日面上呈現(xiàn)一個微小的黑點，這就是所謂的“金星凌日”。但是對于一個比冥王星還要遙遠(yuǎn)200多萬倍的恒星來說，是不可能有“日面”的——它無論在多大的望遠(yuǎn)鏡中都只能呈現(xiàn)為一個光點，這種情況下有行星“凌日”能讓我們“看見”什么呢？據(jù)說這會導(dǎo)致望遠(yuǎn)鏡中那顆恒星的亮度出現(xiàn)極為微弱的變化，NASA的科學(xué)家就是根據(jù)這一點“發(fā)現(xiàn)”了“另一個地球”的，這究竟能有幾分靠譜，你自己去估摸吧，反正能造成遙遠(yuǎn)恒星在望遠(yuǎn)鏡中呈現(xiàn)亮度微弱變化的原因還有好多種呢。

科學(xué)界這些鏡花水月的發(fā)現(xiàn)啊！

30多年前，有一本《物理世界奇遇記》，在中國理科大學(xué)生中紅極一時，書中有一句虛構(gòu)的臺詞：好萊塢這些粗制濫造的電影?。∷俏覀兺瑢W(xué)經(jīng)常在開玩笑時要拿來用的?，F(xiàn)在，一句模仿的感嘆，經(jīng)常在我腦海中盤旋：科學(xué)界這些鏡花水月的發(fā)現(xiàn)??！

近年一系列科學(xué)新聞，都有某些共同之處。從言猶在耳的“原初引力波”到此次的“另一個地球”，中間還穿插著小一些的新聞，諸如在火星上“可能有水”啦（注意，在無法判斷那上面到底有沒有水的情況下，科學(xué)家們總是說“可能有水”，而從不說“可能沒水”），冥王星上的“大平原”或“氮河”啦……科學(xué)家們經(jīng)常急不可待地將一些捕風(fēng)捉影的、只是猜測的“重大科學(xué)新聞”向媒體兜售，有時學(xué)術(shù)論文還沒有正式發(fā)表，就先向大眾媒體和科普雜志披露，甚至不惜過一段時間再向大眾媒體和科普雜志表示先前披露的重大新聞“是一個錯誤”（所謂的“原初引力波”就是這樣）。

那么“開普勒452b”到底有什么意義呢？老老實實看只能有兩個：一、也許在這樣的行星上會有和我們?nèi)祟愵愃频母叩戎腔凵锖透叩任拿?；二、也許將來我們地球人類可以移居到這樣的行星上去。

我們從小在教科書上讀到的是：生命產(chǎn)生的基本條件是要有陽光、空氣和水。這個說法并沒有錯，但它只是從地球這個唯一樣本中“歸納”出來的。常識告訴我們，只靠一個樣本根本無法形成基本意義上的“歸納”，但這一點在我們談?wù)撋?、高等智慧、行星環(huán)境之類的問題時，卻經(jīng)常被遺忘。比如，為什么不能想象一種無需呼吸空氣或無需陽光和水的生命形態(tài)？如果我們同意還可以有其他多種形態(tài)的生命或文明，那就將不得不同意，在千千萬萬個天體上都有可能存在生命，或存在高等文明。這樣，“發(fā)現(xiàn)另一個地球”的第一個意義就被消解了。第二個意義更加鏡花水月，只要想想“開普勒452b”離我們1 400光年就知道了，以人類現(xiàn)有的航天能力，飛往那里大約需要兩千萬年。

其實“發(fā)現(xiàn)另一個地球”還有第三個意義，那倒是相當(dāng)現(xiàn)實的——NASA近年來一直受到削減經(jīng)費的困擾，它迫切需要增加各方對它的關(guān)注。

編輯/張懷宇