茫茫宇宙，如見比鄰：發現4光年外的類地行星

如果說去年發現的開普勒452B是地球的大表哥，那么今天凌晨歐洲南方天文臺宣布發現的這顆類地行星（圖1），大概可以被叫做“地球的孿生哥哥”了。它的名字是“Proxima b”，質量是地球的1.3倍（開普勒452B約是地球質量的5倍），位于距離我們4.23光年之外，可能有液態水的存在。宇宙茫茫，區區4光年的距離，實在可以稱得上“天涯若比鄰”了。

（圖1：新聞發布會現場）

巧合的是，正如同我們所居住的藍星圍繞太陽旋轉一樣，Proxima b繞轉的母星正是比鄰星。比鄰星是距離太陽最近的一顆恒星，只有0.12個太陽質量，是一顆很暗淡的紅矮星。卡爾·薩根將地球稱之為“黯淡藍點”，那么，比鄰星就是一顆“黯淡紅點”。比鄰星和兩位比它強大得多的兄弟構成了一個三星系統“人馬座alpah”（圖2），它的兩位大哥分別是人馬座alpah A 和人馬座alpah B，均與太陽大小接近，是全天第四亮的恒星，在中國古代，這兩顆明亮的恒星被人們稱為“南門二”。比鄰星距離我們最近，光芒卻被“南門二”所遮掩，所以，直到1915年，這顆暗淡紅點才被愛爾蘭天文學家Robert Inns所發現。（對了，發現新行星Proxima b的計劃正叫“黯淡紅點計劃”。）

Proxima b與比鄰星之間的距離，只有0.05個天文單位（AU，地球和太陽的距離被定義為一個天文單位，大約是1.5億公里），也就是地球與太陽間距離的1/20。如果我們站在Proxima b上，那么會在天空中看到三顆明亮的恒星，而且，距離最近的比鄰星將比我們在地球所見太陽的尺寸大三倍。這也決定了它的公轉周期非常短，只需要11.2天就可完成一次圍繞母星的轉動。假若我們有機會登上這顆行星，幾乎每天都將沉浸在慶祝新年的歡樂當中；假如彼時我們仍擁有3天新年假期，那么，每年我們在Proxima b星只需要工作8天。

我們為之雀躍的，不僅僅是這顆孿生哥哥般的行星的發現，更重要的是，它恰巧位于人類寄予了許多希望與努力的宜居帶（圖3綠色區域）之中，也就是所謂的“金發姑娘區”（Goldilocks Zone）中。在恒星的周圍，有一個液態水可以存在的區域，即“宜居帶”。按目前人類對于生命的理解，液態水是生命存在的最基本要素。一顆行星要能孕育生命，它既不能距離恒星太近，也不能距離恒星太遠——太近，行星表面就會太熱；太遠，行星表面又會過冷——過熱與過冷的結果都是沒有液態水存在。然而對于不同溫度的恒星來說，其周圍的宜居帶亦有差別。尋找外星生命的目光一直聚焦于各大恒星的宜居帶上，這也是人類對火星孜孜不倦深入探索的原因——對于太陽這顆恒星而言，只有地球和火星是位于宜居帶中的。

（圖2：左下圖：為半人馬座alpah A和B恒星的照片；右下圖：比鄰星的照片）

（圖3：左圖：從Proximab 上看比鄰星的大小和從地球上看太陽的大小比較圖；右圖：比鄰星系統行星的比較圖）

雖然Proxima b上很可能有液態水的存在，總體環境或許仍比地球惡劣許多。最主要的原因是，它的母星雖然暗淡，卻十分活躍，其表面會有非常多類似于太陽表面的日珥爆發，產生大量高能粒子。在這種情況下，它的磁場情況決定了自己的命運。如果Proxima b沒有強磁場的話，它很可能像火星一樣——太陽拋出的高能粒子直接進入其大氣，在產生美麗極光的同時，使得火星大氣逃逸，最終成為不毛之地。對于這顆新確認的行星而言，目前的觀測還不足以提供這些信息，我們仍需更深入地探索和認識它的面貌。2018年，美國韋伯紅外太空望遠鏡即將發射，屆時肯定可以告訴我們更多有關這顆行星的信息，或許它正如下圖中所展示的一樣美麗。

Proxima b所在的三星系統毗鄰我們的家園和星系，所以成為了眾多科幻小說的描寫對象。去年獲得雨果獎的中國作家劉慈欣在小說《三體》中，就將故事設置于一個類似的三體文明當中。而在風靡全球的科幻電影《星際迷航》中，也提及這一系統中存在著適宜居住的類地行星，地球人甚至在2154年殖民了那里的行星。

在現實世界當中，人類也在加快探索的步伐。今年年初，“科學網紅”英國物理學家霍金在開設新浪微博的第二天，就發布了一條重磅消息——他聯合俄羅斯富豪尤里·米爾納(Yuri Milner)和Facebook的CEO 馬克·扎克伯格(Mark Zackerburg)，發起了一項名為“突破攝星”（breakthrough starshot）的計劃。他們準備制作一個由納米材料制成、重量僅1克左右的探測器，利用一束強激光在非常短的時間內加速到0.2倍的光速，用大約20年時間內將其送達比鄰星附近，然后拍攝照片、發回地球。

（圖4：左圖：Proxima b行星上的想象圖；）

這個計劃將由前美國國家航空航天局艾姆斯研究中心(NASA AMES Research Center)主管皮特-沃登(Pete Worden)領導，由世界級科學家和工程師組成的委員會擔任顧問。很多世界頂尖科學家都參與其中。納米飛行器由星之芯片（starchip）和光帆構成，前者能夠將照相機、光學推進器、電源、導航以及通訊設備集成在一起，現已做出了重量1克以下的原型。目前面臨最大的困難很可能是激光束——即使整個飛行器重量很小，為使它的速度達到0.2倍光速，所需的激光能量還是非常巨大的，差不多是100GW，也就是1億千瓦，大約相當于5個三峽水電站的總功率——所以，在目前來看，“突破攝星”計劃實現的可能性似乎比較小。