如何看待「离太阳系最近的比邻星发现宜居类地行星，可能还有水」？

2016年8月25日，天文学家在Nature发表论文宣布，在离太阳系最近的比邻星（就处于《三体》中描述的星系）发现了一颗宜居类地行星。这颗行星距地球4.2光年，很可能是离地球最近的一颗系外行星，而这颗行星竟然恰好就是处于宜居带中的类地行星，可能有液态水存在。 论文链接： http://www.nature.com/nature/journal/v536/n7617/full/nature19106.html#affil-auth 论文摘要节选： ... Here we report observations that reveal the presence of a small planet with a minimum mass of about 1.3 …Its equilibrium temperature is within the range where water could be liquid on its surface.简要看法：这是一次很靠谱的发现，然而是否宜居值得探讨，个人不是很乐观。

“离地球最近的宜居行星”
这的确是梦想成真。
（这是我的第一观感，仔细研读paper之后发现“宜居”二字有些一厢情愿了，包括nature文章自己也有些过于乐观）

2012年当我刚开始进入系外行星领域的时候，曾经“发现”过一次位于半人马座的系外行星，当时就因为信号太弱饱受争议，最终在2015年被人找出了数据处理过程中的漏洞，原作者也承认了这一点。

寻找地外生命，可以说是系外行星探测的终极目标，而这次的发现，无疑让这个目标离人类又近了一步。

先总结一下这次的发现，nature的标题 A terrestrial planet candidate in a temperate orbit around Proxima Centauri     已经说得很清楚了，一个围绕比邻星的类地行星，并且处在温度适宜的轨道上。

Relative Sizes of the Alpha Centauri Components and other Objects (artist’s impression)

比邻星是一个红矮星，只比木星大一点，直径只有太阳的七分之一，表面温度自然也低很多，只有3000k，不到太阳的一半，黑体辐射单位面积功率跟温度成四次方关系，再考虑到表面积更小，所以宜居带的大小自然也要小得多。实际上这颗行星的周期只有11天，轨道半径更是只有0.05 天文单位，只有太阳半径的十倍多一点。据估计，这颗行星位于宜居带相对靠内的位置：
Proxima Centauri and its planet compared to the Solar System
先说说大家最关心的问题：这颗行星到底有多“宜居”？ 由于现有探测手段很难精确测定行星的轨道倾角，在使用径向速度法时，只能得知行星扰动在视线方向的投影，因而所知道的都是质量下限：1.27地球质量。根据行星形成理论，这种质量的行星基本只能是岩石行星，这可以说是在以地球为参照时，“宜居”的第一个条件。第二个条件自然是温度，从现有轨道数据看，表面温度是满足液态水的条件的。

Nature文章也提到，对于这种短周期行星，由于距离主恒星极近，宜居与否主要面临着如下几个问题：

1.潮汐锁定：距离恒星过近的行星容易因为引力场梯度产生潮汐锁定，（这个时候行星的质心会相比几何中心更靠近恒星，就像不倒翁一般）结果就像月球一样，只有一个面始终面对地球。这样一来这颗行星就不会有昼夜更替（当然半人马座的另外两颗恒星也会有些光亮，只是相对比邻星来说有些太远），相关研究可以参考http://arxiv.org/abs/1602.05176 。简单来讲行星会由于温度梯度产生全球性的气旋和云层，提高了表面反射率，行星也会相对“阴凉”一些。

2.恒星磁场：这个问题可能更严重，地球的双极磁场范围相当大，可以把太阳风的里的大部分带电粒子阻挡在几个地球半径之外，即使如此，一旦遇上太阳活动强烈的时期，地球还是会被太阳风吹拂，“像母亲的手狠揪着你”，极光固然好看，通信失灵也是很蛋疼的——要是离太阳太近的话，地球附近就变成了太阳磁场做主导，而我们的这颗比邻星个头不大，磁场却堪比万磁王，比太阳的磁场强度高上数百倍！行星自己的磁场一旦被恒星磁场压缩，结果可能是灾难性的：星风长驱直入，这就不仅仅是卫星电话信号变差的问题了，高层大气的气体分子会被电离，行星大气难以自保，尤其是水分子，一旦变成氢和氧，更轻的氢在同温度下会有高得多热运动速率，很容易逃逸到太空，火星之所以没多少水，大气压只有地球的1%，磁场必须背锅。另一方面，由于潮汐锁定，行星的双极磁场也会比较弱，更会加剧这个效应。nature原文说潮汐锁定的行星也会有强磁场来抵抗星风，我专门去看了所引用的那篇关于磁场的文章，只是说磁场强度可能不会弱，但由于缺乏双极分量，不太可能让星风偏离。今天新出的专门分析这颗行星的文章 https://arxiv.org/pdf/1608.06813.pdf 也提到行星本身的磁场不太可能主导星风对大气层的“吹拂”

3.恒星耀斑：对于红矮星这个问题尤甚，红矮星的恒星活动比较频繁剧烈，爆发起来光度变化接近一两个量级，虽然半人马座在动力学上相当稳定，不会出现三日凌空让大家脱水，可是光这颗恒星自己就够时不时的让这颗“宜居”行星瞬间从南极变成佛罗里达+德克萨斯。

4.恒星的高能辐射：紫外线和X射线。显然，生物大分子在这俩货面前都相当脆弱，而目前的研究表明，这颗行星目前受到的高能辐射强度比地球高两到三个量级，似乎也不是很乐观。The habitability of Proxima Centauri b

这些主要是公众和政府最关心的部分，对于系外行星研究人员，更重要的是这次发现的靠谱程度，2012年十月，同一个仪器也曾“发现”过半人马座的行星，然而最终被证伪。接下来我准备写一下发现的具体方法和数据。

关于这颗行星产生的径向速度信号，最早是在对HARPS和UVES两台仪器在2016年以前的数据分析之后发现的。
Detection of a Doppler signal at 11.2 d. : A terrestrial planet candidate in a temperate orbit around Proxima Centauri : Nature : Nature Research

左上第一幅图是两台仪器2016年以前的数据分析结果，大致可以理解为拟合优度在周期=11.2天的时候出现了一个尖峰，但并不是很明显。为了搞清楚这个信号的真实性，ESO发起了所谓“暗淡红点”的计划（对应地球的“暗淡蓝点”），在今年的一月到三月的几乎每一个晚上，用HARPS进行了高精度观测，对应的是左下的图。两组数据综合指挥就是右边的结果，一个非常明显的尖峰，显著性非常高。

关于这两台仪器，都是利用高精度光谱测量恒星的视向速度扰动来发现行星，英文radial velocity，你只要记住RV就可以拿去和行星天文学家谈笑风生了。行星和恒星围绕公共质心运动，恒星的速度虽然小得多，但也足够产生可测量的多普勒频移。这个“可测量”的极限，目前差不多是0.5m/s。也就是说，理论上你在仪器前来回走动，它可以根据你肤色的变化推算出你走路的速度。

说到人类搜寻系外行星的明星仪器，除了Kepler卫星，就应该是HARPS了。RV测量的关键在于仪器稳定性，HARPS作为目前精度最高的仪器之一，可谓不惜工本，整个仪器都被放在了一个巨大的真空腔内，严格控制温度和压强（不可能做到100%真空，只能控制扰动）：
Advanced Image Search

然而行星的轨道周期都不短，所以仪器还要追求长期稳定性，也就是说，每次观测都需要有一个标准光谱作为对照，这是因为RV的数据分析都是sub pixel级别的：大家拍照的时候觉得照片的分辨率极限是单个像素大小，然而RV测量中对应的光谱频移差不多是千分之一个像素！即使是HARPS这样的设计，也必须有一个额外的光谱定标。之前提到的UVES中的U代表紫外，这是因为它使用了碘蒸汽的吸收光谱作为定标，长期稳定性不错，但是吸收线集中在紫外波段，对低质量恒星来说其实是有些“南辕北辙”。HARPS使用钍-氩空心阴极灯的发射光谱，可以覆盖大部分可见光谱，对这次的“暗淡红点”比邻星可以说是量身定制。（然而这种灯本身也有稳定性问题，HARPS似乎是利用长期的标准星定标+“标准灯”实现的）

2016年的数据虽然观测周期长，但因为观测频率过于稀疏，所以并不能很好的证认行星的存在。

2012年10月，同样是nature，同样是HARPS，也曾在半人马座发现过一颗近似地球质量的行星，周期只有短短的3.2天。Planet Found in Nearest Star System to Earth


这是当年的那次发现，每个绿点代表每次测得的多普勒频移，红点是对近似相位的绿点叠加得到的平均值，当时大家诟病的一点是，测量误差（红色误差棒）差不多和信号幅度（红色曲线）一样大了！其实更严重的问题是，在事先不知道周期的情况下，你是如何确定绿点的相位的呢？2015年一月，剑桥大学有人对这次“发现”的原始信号做了新的分析，按照原论文的方法，即使给一个随机扰动，最后也能得出3.2天的RV周期！原作者没有正确的使用窗函数进行时序分析，最后得出了不存在的假信号。
相关阅读：Poof! The Planet Closest To Our Solar System Just Vanished
Ghost in the time series: no planet for Alpha Cen B

相比之下这次的暗淡红点项目要严谨一些，除了光谱观测，还专门进行了同步的测光观测：红矮星出了名的不稳定，耀斑和爆发都比太阳频繁的多，这些都会影响RV测量的精度。当然，这次信号的“强度”也比之前的要好：
大家可以跟上图对比，这里的每一个点都是单一数据点，没有进行之前的“相位平均”，整体都可以看出一个明显的三角函数信号。所以这次发现本身的确是相当的solid，但是否宜居，我不抱乐观态度。编辑于 2016-08-25谢邀。

这颗新行星——比邻星b的发现过程，其他回答已经讨论的很详细了，所以这里我来谈谈关于“宜居”这个话题。

先来看看关于这颗行星，我们知道些什么。

比邻星是距离我们4.2光年，是距离太阳系最近的恒星。它是一颗红矮星，质量为太阳的0.12倍，半径为太阳的0.14倍，温度大约是3000K（太阳表面温度约6000K）。它的年龄是48.5亿年，和太阳差不多（46亿年）。

比邻星b是一颗类地行星，质量在地球的1.27倍以上，半径在地球的1.1倍以上，距离比邻星0.0485天文单位，公转周期只有11天。
图片来自Proxima b’s star could be blasting away the planet’s atmosphere

比邻星b是通过径向速度法发现的，所以上面的数据也是通过径向速度参数估算出来的。当恒星和行星在引力作用下围绕共同的质心转动，恒星在远离我们的时候，像我们发出的光波长被拉长，发生红移；当它朝向我们运动时，它发出的光波长被压缩，发生蓝移。比较这两个时候的波长，我们就可以计算出恒星的旋转速度，周期，进而计算出恒星和行星之间的引力大小，行星的质量和恒星与行星之间的距离。


你也许注意到了，上面提到的行星质量和半径都是一个下限。如果地球恰好也在比邻星和比邻星b的轨道平面上，我们就可以把这个数据作为准确的数据了。然而，这个可能性微乎其微。可能性更大的情况是，地球和它们的轨道平面有一个夹角。

由于径向速度法告诉我们的只有恒星光波长的变化，我们对这个轨道面的角度一无所知。角度越大，行星的质量也就越大。通常（90%），这颗行星的质量不会超过3倍地球。所以，它可能是一颗超级地球。同时，角度越大，行星距离恒星也就越远，甚至可能在恒星的宜居带之外。

在这个位置上，它接收到恒星的能量辐射只有地球的65%。这样，它的平衡温度（equilibrium temperature）在-39摄氏度左右。在温度稍高的地区，液态水是有可能存在的。

再来看看我们不知道什么。我们不知道比邻星b是不是有足够的磁场抵御来自恒星风中的高能粒子，是不是有大气层，是不是有液态水，是不是...... 总之，我们目前知道的事情太少了。在这样的情况下，谈论宜居性还为时过早。

和像太阳这样的主序星比较，红矮星实在不是孕育生命的理想环境。由于质量太低，红矮星发出的能量辐射非常低，通常在太阳的3%以下。这样，红矮星系统中的宜居带就只能分布在离恒星很近的地方。这就带来很多问题。

第一，距离恒星太近导致行星被潮汐锁定。行星永远只有一面对着恒星，而另一面处于永恒的黑暗中。如果行星有足够的大气层（比如，0.1个大气压），空气流动就可以把热量带到黑夜半球去。此外，如果行星轨道偏心率很高，那么他可能形成像水星那样的共振轨道，比如，公转3圈的同时自转两圈，让整个行星表面均匀接受来自恒星的能量。如果没有共振轨道，我们可能就只能在行星的晨昏线附近的狭小区域寻找生命了。

第二，红矮星的稳定性远远不如大型恒星。有时候，红矮星表面会覆盖大量黑子，把能量输出降低到平时的40%以下。这种情形可能导致行星的全面冰冻（如果有水的话）。有时，红矮星又会在几分钟之内变得十分活跃，不但会向行星输出大量能量，还会产生很多高能粒子，侵蚀掉行星的大气层。这对行星的护盾——磁场，是一个严峻的考验。以地球的磁场强度，是无法在红矮星身边保持自己的大气层的。

这样看来，红矮星系统中的行星倒是和小说中的三体世界有些相似，虽然产生的原因不一样。

当然，红矮星还是有一些优点的。首先，红矮星的数目远远大于其他类型的恒星。数量大了，小概率事件发生的机会就大。说不定就已经有一些奇葩的生态圈成功的在红矮星身边安居乐业了。其次，由于燃烧缓慢，红矮星的寿命比其他类型的恒星长得多。在红矮星和它的行星的悠长的生命中，偶尔蹦出什么能够适应严酷环境的生命形式也很有可能。不过，这些优点放在比邻星b身上，好像并不怎么适用。

根据现有的数据来讨论比邻星b是不是宜居行星还早了点。人们希望看到的是下一步的证据——它是不是有大气层，如果有，它的大气构成是什么样的。如果能在它的大气中发现水蒸气，甚至氧气，那才是真正振奋人心的好消息。

远距离观察太阳系外行星大气层的技术现在已经有了。它的基本思想是这样的。当行星从恒星前方穿越时，会遮挡部分恒星光。而行星的大气层中的不同成分会吸收掉部分不同频率的恒星光，而让其他频率的光穿过。这样，我们只要比较恒星本身的光谱和从行星大气层中穿过的光谱，就可以分析出它的大气构成了。
另外，当行星消失在恒星背后的时候，行星本身的热辐射也被恒星挡住了。这时，我们也会观察到相应的变化，并从中分析出行星表面的一些信息。

比如，哈勃望远镜用这种方法从行星HD 189733b的大气层中发现了一氧化碳和二氧化碳。
图片来自http://hubblesite.org/hubble_discoveries/science_year_in_review/pdf/2008/probing_the_atmospheres_of_exoplanets.pdf

大气层的信息可以为我们提供关于行星的很多信息。如果大气层中有水蒸气，应该就是行星表面有液态水的一个证据（如果它在宜居带中）。 如果有大量氧气以及臭氧，那么这颗行星可能就是一颗生命星球了。这意味着行星上应该有一种可以持续产生氧气的机制，比如光合作用。但也可能是水分子在恒星辐射能量下分解产生的。而来自氧气的臭氧可以有效的抵挡紫外线，为行星上的生物圈提供保护。而甲烷可能意味着厌氧细菌类型的生命。二氧化碳则是大量火山活动的一个线索。

然而，我们很可能不会从比邻星b得到这样的数据。因为这种方法要求行星从恒星前面穿过，也就是说，地球基本上在比邻星b的轨道平面上。可以想象，这个可能性是非常低的（低于1.5%）。所以，在短期内（几年或几十年），我们应该不会得到关于这颗行星大气层的信息。

将要在2017年和2018年投入使用的TESS望远镜和James Webb望远镜将会给我们带来一些其他红矮星系统中的行星大气层的数据。也许到时候我们可以从中分析出一些关于比邻星b的信息。编辑于 2017-02-07
左边的亮星是半人马-alpha，中文名南门二，全天最亮恒星之一，离我们最近的恒星系统，澳大利亚国旗上南十字左边的那颗大星，三体人和纳美人共同的故乡。

但我们看到的这颗亮星，是本次新闻的主角么？——其实不是。


这是南门二的“三体”系统。左下的太阳是用来比较大小的。可以看到，在大约太阳系的尺度上，南门二A和南门二B这两个跟太阳差不多大的恒星在一个有点椭的轨道上相互绕转。二者最近距离是不到10个天文单位，相当于土星轨道内侧，最远距离也就天王星以外，20几个天文单位而已。

翻译做比邻星的Proxima Centauri，也就是南门二C，这个三星系统中质量最小的一个成员。它也被画在了这张图上，但只有直径是按比例的——它距离南门二A、B有足足15000个天文单位，远远超出了这张图的范围——按比例画的话，它应该被画到几十米开外（具体视你的阅读设备尺寸而定）。

这就是本位面的“三体”。不存在什么三星混沌绕转、三体人生无可恋的情况。在上千倍的距离差别下，在比邻星的眼中，南门二A、B仿佛早已融为一体，其对比邻星产生的引力与单个质点并无什么太大差别。这是一个非常稳定的系统——事实上我们能看到的三星、多星系统几乎都是稳定的。不稳定的系统会在很短时间内瓦解，成员星要么相撞，要么被甩出系统外。其瓦解的时标与那些稳定系统存在的时标相比几乎可以忽略不计，因此我们在观测中也几乎不可能遇到这样的系统。

不像南门二A、B那样明亮温暖，比邻星是一颗相当暗淡的恒星。它的直径只有太阳的14%，质量只有太阳的12%——它的光度更是只有太阳的0.15%，这也是为什么离太阳最近的这颗恒星，竟只有11.1等的惨淡星等。

要在这样暗淡的恒星旁成为一颗宜居行星——正如本次Nature文章所发现的比邻星b那样——行星需要距离母星非常、非常近。

文章报告，比邻星b距离比邻星仅有0.05个天文单位，公转周期11.2天。这么近的距离，这颗行星几乎一定会无可救药的被母星潮汐锁定——只有一面始终面向自己的母星。这是人们一直在担心的，这样不幸的行星，还能有生命吗？


（这是我用SpaceEngine生成的比邻星b的模拟图，潮汐锁定的行星如果有大气，会由于稳定的温差而产生笼罩半个行星的巨大气旋。）

除了直观容易想见的冷热不均这个问题，还有很多理由让人怀疑红矮星旁潮汐锁定行星的宜居性：

1、红矮星温度低，光谱峰值偏红。比邻星的温度是约3000K，光谱峰值已经跑到了900多纳米。光合作用机制不得不利用能量更低的光子。而且由于光谱更加扁平，峰值不那么明显，跟地球人只需要适应很窄的波长范围就能获得高性价比的视觉不同，红矮星旁的生物需要能够适应宽的多的波长范围。
2、红矮星本身更不稳定。它的表面可能产生占比过大的黑子，使其亮度不时发生显著的变化。红矮星的耀斑爆发事件也比太阳猛烈得多，可使其全波段辐射增强4个数量级，相当于等效温度提升10000K。
（XMM-Newton X射线卫星观测到的比邻星的耀斑爆发事件，Güdel et al. 2002, 2004）

3、红矮星的磁场更强。太阳的磁场只有1高斯，而比邻星的磁场有600高斯。强磁场会压制其行星的磁层，甚至完全摧毁行星磁层对高能粒子的屏蔽作用，让太阳风长驱直入，威胁地表生命。而且在离母星很近的情况下，太阳风的剥蚀作用更显著，可能让行星过快的失去大气层。

不过相比发现行星本身所涉及物理图景的简明、技术的可靠，关于行星表面的事情还有太多的模型依赖，所以这一块实在是众说纷纭，不好一棍子打死，也不好一棍子打活。

这篇Nature文章自己表示，这部分的争论很激烈，比如：
1、只有一面晒太阳，固然温度会有差别，不过在全球大气和洋流的热量输运下，阴阳两面的温度差未见得会那么极端。
2、有些研究认为，行星磁场是可能强到阻绝红矮星强磁场、太阳风的威胁的。
3、比邻星b确实受到比地球强400多倍的X射线，但有研究认为由于X射线的光解导致行星大气中水分子流失的情况没有那么严重。

所以现在还不好肯定或排除比邻星b的宜居性。不过这些事，可能短时间内还说不清，且让学界的子弹再多飞一会儿。

（另一张比邻星b的SpaceEngine模拟图……）

Nature文章讨论宜居性这一段的最后一句话是：

and possibly robotic exploration in the coming centuries

希望我孙子的孙子在2154年见到人类探测器抵达比邻星的时候，家祭无忘告我一声。

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　　看过三体的朋友们可能还记得，和地球为敌的三体人来自于距离地球最近的三体恒星系统。爱好天文的朋友也许知道，刘慈欣的这个设定并非凭空虚构。距离地球最近的恒星被称作比邻星（Proxima Centauri)。这颗恒星1915年由Robert Innes在南非的天文台发现。它距离地球只有4.2光年。比邻星距离半人马座最亮的恒星alpha Centauri 非常近, 而后者就是大名鼎鼎的南门二，是全天第三亮星。在小型望远镜中，观测者很容易分辨出南门二实际上是双星系统，由Alpha Centauri a和Alpha Centari b。

南门二在夜空中的位置。 File:Position Alpha Cen.png

　　比邻星和alpha Centauri a,b这对双星系统构成三合星。在这个三体系统里，a和b很亮，靠的很近，而比邻星非常暗，是一颗红矮星，距离a和b很远，差不多有15000倍日地距离，可能要50万年才能绕a,b转一周。和小说里的三体系统不同，这个三合星系统的构型在相当长的时间里会是非常稳定的。
　　这次的新发现是在比邻星周围找到了一颗和地球差不多大（1.3倍地球质量）的行星。而且这个行星可能在所谓的宜居带内，也就是可能存在液态水。如果后者被确认的话，那么在未来，也许比邻星可以成为人类太空殖民的下一站（也许想太多了）。
　　事实上比邻星和alpha Centauri是否存在行星一直是地外行星观测的热门研究。主要的研究手段就是多普勒方法。如果一颗恒星存在绕转的行星，那么观测它谱线，应该可以发现这颗行星造成的周期性的扰动。

比邻星， Alpha Centauri A,B和太阳的大小比较

　　欧州南方天文台在智利的3.6米光学望远镜是做出这次发现的主要设备。这个尺寸并不算大，但是装备了HARPS系统以后，研究者有能力在1m/s的精度上，研究比邻星相对地球的（径向）运动。事实上，早在2012年，曾经有Nature文章称在Centauri b附近发现一颗行星。但在2015年进一步研究以后，研究者认为这个发现可能是一次对数据的误读。所以在本次的文章中，作者强调了数据的可靠性。并做了各种相应的检验。
　　作者称在2016年之前的数据中，他们就已经发现了一个11.2天的频率，预示着可能存在一个周期为11天左右的行星。2016年1-3月，他们又申为请了更密集的观测时间来研究这个系统，最终确认这个信号是真实的。
　　关于这个系统最有趣的一点是它处于宜居带中。在太阳系中，人们发现在彗星中存在大量的水冰成分，并认为这可能是地球上水的来源。在地外行星系统中，水也同样有可能通过类似的途径进入行星。但如果一颗行星没有足够强大的磁场，那么恒星的太阳风会逐渐剥离行星中的（气态和液态）水（比如金星）。另外，因为这颗新发现的行星距离主星很近，它收到的X-ray辐射会比地球上强400倍。所以作者用了一些篇幅讨论这些问题，并指出存在水还是有可能的。

轨道对比，左边的半圆是水星轨道的半径，太阳的宜居带也就是地球所在的区域还远比这个半圆靠外。右边的绿色带是比邻星宜居带的范围，新发现的行星就在其中。宜居带大小的差别是太阳和比邻星亮度的差别造成的。Credit:ESO/M. Kornmesser/G. Coleman

编辑于 2017-05-15对于观测技术意义本身不是很大，但仍然是激动人心的发现。

说宜居还为时尚早，虽然这颗行星在所谓的宜居带，但只是表面温度方面宜居。
由于主星是红矮星，因此这颗行星距离主星非常近，只有0.05AU的距离。这个距离上潮汐作用非常强烈，行星的自转极有可能被潮汐固定，可能出现有一面永远朝向主星，另一面背向主星。
即使没有那么夸张，也极有可能是公转周期（11.2天）小于自转周期，春夏秋冬会在一天里发生。

当然这只是一个开始，半人马座三星周围有其它行星的可能性是不小的，未来也许会有更多发现。而比起这颗行星到底适不适合生命生存更重要的是，4.2光年这个距离实在是太有利了，如果航天技术在不远的未来有大幅进展的话（比如类似霍金那个计划），在我们有生之年就有可能进行深入探测。
个人认为这是本次发现和以往最大的不同，或者说最大的亮点。编辑于 2016-08-25谢邀，刚接收到消息，谢谢 @序列号512 ，就结合官网消息说几句（Planet Found in Habitable Zone Around Nearest Star)。总体来说，这颗行星的发现非常让人振奋。未来人类如果开始星际探索，可能这颗行星是第一目标。

没错，广大的三体粉应该非常开心，比邻星（Proxima）是三体（半人马座α三合星）中离我们最近的一员，也是最小的一颗。仅仅离地球有4.22光年，或39.92万亿公里。（图片来源： 太阳系最近的恒星，其实比邻星是三颗星 ），处于半人马座内


它是由天文学家罗伯特·因尼斯（Robert Innes）在1915年发现。相比较而言，比邻星离我们虽然是最近的恒星，但是却非常暗淡，因为它是一颗M5.5的红矮星。如下图所示，直径只有太阳的1/7, 表面温度只有三千度左右。视星等只有11.05，需要用望远镜才能看到。



比邻星属于三体（半人马α）系统，半人马A和半人马座B是和太阳类似的恒星，二者距离很近，而比邻星处于较远的位置。但是离太阳反而更近了。
（图片来源太阳系最近的恒星，其实比邻星是三颗星）

长久以来，比邻星一直是各种科幻题材经常提到的一颗恒星。但是由于比邻星非常昏暗，如果它存在类似于地球的行星，那么这颗行星必须离比邻星很近才行。下图是天文观测中的比邻星照片，比邻星是图正中一个非常不起眼的红点。

在欧南台2016年上半年于智利的3.5米望远镜的代号为“Pale Red Dot”观测中，来自英国 Queen Mary University of London 的科学家终于在对比邻星运动轨迹的不规则中找到了这颗名为“比邻星b”的行星。由于比邻星质量非常小，即使是地球大小的行星也足以对比邻星产生足够的引力扰动，如同双星互相旋转一样，比邻星b和地球的相对运动，有一个前后5千米每小时的速度波动，周期11.2天。

通过这个，科学家估计出比邻星b的质量约为1.3 地球质量，离比邻星只有7百万公里（远小于太阳到水星轨道），然而由于比邻星星光暗弱，反而使得这颗行星的表面温度正好处于较为适宜的温度，在这颗行星的靠近赤道的表面很可能存在液态水。我们知道，水是生命之源，如果这个被进一步证实，那么比邻星b存在生命的可能性会非常高。
更多请消息参考下文翻译，以及师兄狐狸先生的回答~
欧南台证实，比邻星发现宜居类地行星！

（“暗淡红点”（Pale Red Dot）的意思，其实是对应于“Pale Blue Dot”，Pale Blue Dot 指的是在旅行者1号观测土星传回的照片中，发现地球只是一个下图最右边黄色条带中的一个不到一个像素小蓝点，可见我们的家园在宇宙中，哪怕是太阳系内也是非常渺小的。卡尔萨根因而写下很有名的文章(‘Pale Blue Dot : A vision of the human future in Space’) 鼓励后继的行星观测。   当把世界观/历史观放在终极思考的尺度，可以得出什么观点？ - 哲学。
这个项目的科学家想到比邻星也不过是宇宙中一个微不足道的小红点，但是对它的观测仍然会对我们未来的宇宙探索有重要影响，因而命名。PALE RED DOT)

当然也有些悲观消息，这颗行星上的紫外辐射和X射线辐射格外的强烈。可能这颗行星的气候会和地球完全不同，另外这颗行星可能没有四季。上面如果有生物的话，也可能会和地球上完全迥异，甚至超乎想象。当然我们还需要等更进一步的结果。

在这颗行星上，比邻星会格外的大，格外的红，办喜事也不用挂红灯笼，天上就有一个视直径比太阳大三倍的红灯笼。。。

这颗行星的发现可能是今年系外行星领域最重要的天文发现之一，欧南台下一步的观测目标，包括未来39米的E-ELT望远镜可能首要目标就是看能否得到更多数据证实这颗恒星上的环境情况。如果未来人类能够登上这颗行星。也许能看到下图的景观呢~和地球上相比绝对是另一番体验啦~


不管怎么说，现在的天文学家终于给未来的星际探索指明了一个目标，虽然路途遥远，但是也不是永不可达的，接下来就需要航天科学家的努力了~O(∩_∩)O

最后附视频地址，需要Youtube：
A fly-through of the Proxima Centauri system
编辑于 2016-08-25事实上，类地甚至可能宜居的星球非常多。2013 年 11 月 4 日，基于开普勒太空任务资料，天文学家宣布银河系内有多达 400 亿颗类地行星在其恒星或红矮星的适居带内转动，其中有 110 亿颗可能是围绕类似太阳的恒星。

可能有液态水存在的行星其实也不少，但凡行星处于宜居带中，其物质和气候条件在预测中可以允许液态水存在，都会被划入这个范畴。

在宇宙中，多星系统是大多数情况。三星系统的排列方式通常是两颗恒星形成一对双星，然后这对双星再和第三颗恒星组成三合星。这对双星彼此间的距离较近，而它们和第三颗恒星的距离一般较远。行星如果围绕第三颗恒星运行，那么它们间的距离一般不会远太多，也就是说它和那对双星的距离会比较远。

星际之间的距离又非常浩瀚 —— 假如以海王星轨道为界，把整个太阳系缩小到 1/4 个硬币那么大，那么离我们最近的恒星——半人马座比邻星，仍然在一个足球场之外。

综上所述，这样的发现虽然说很特别，但并不具备「爆炸性」。诸如《发现另一个地球》《三体星真实存在》《跟地球最相似的宜居星球》这样的新闻，每年都会出好几个。

绝大多数情况下，随着进一步探测，研究结果往往让人大失所望，比如开普勒 438b。

波多黎各大学的行星适居性实验室根据星球与地球的相似指数，给「适居太阳系外行星」排了个目录，为可能适居的太阳系外行星评定了等级。其中综合来看，排名第一的就是开普勒 438b。

开普勒 438b 是一颗确认存在（大多数系外行星都未确认）的岩石质太阳系外行星，位于天琴座，处在可以让水以接近地球上的形态存在于星球表面的宜居带。

2015 年 NASA 宣布它的发现时，描述其为「至今所发现最类似地球的行星之一」，因为它的体积接近地球，半径约为地球的 1.12 倍；虽然母恒星开普勒 438 是体积与表面温度远低于太阳的红矮星，但开普勒 438b 的地表温度也不至于寒冷。

但最近天文观测表明，开普勒 438b 上存在生命可能性几乎为零，原因是它的「太阳」并不友好 —— 母星红矮星开普勒 438 十分活跃，几乎每隔几百天就会爆发一次超级耀斑，迸发超高的能量，可以轻松剥离一颗星球上的大气层，无法为生命提供稳定的生活环境。

差之毫厘，失之千里。就像我们永远找不到两个一模一样的鸡蛋一样，我们也永远不会找到另一个一模一样的地球 —— 17 世纪初哥白尼的日心说让我们知道地球只是太阳系里一颗普通的行星，后来的科学研究告诉我们，太阳也只是银河系里一颗普通的恒星，甚至银河系也非常普通，仅仅是几千亿个星系之一，而人类也只是地球生物界内意外进化出来并存活发展的成员。

科学家们依然不断地在太阳系外找到数以亿记的处在宜居带的行星，他们保守地估计每两颗恒星中就有一颗拥有行星，而每 200 颗恒星就会有一颗位于宜居地带的行星。

事实就是这样，耸耸肩，这并不是什么大不了的事。发布于 2016-08-26这个发现对于不久之前刚发布的Breakthrough Starshot计划是一个非常利好的消息。如果Proxima b被证实确实在宜居带上并有水存在的迹象的话，那Breakthough Starshot项目就会被赋予更大的科学使命：在人类第一次星际探索任务的基础上，同时探索太阳系外最近的类地宜居行星。这势必将有助于增强该项目吸引科研力量和后续经费的能力。

其实即便Proxima b不是颗宜居行星，仅凭距离上的优势，它就极有可能成为第一颗被人类星际探测器造访的系外行星。如果Breakthrough Starshot项目进展顺利的话，也许你我有生之年就能看到Proxima b这个40多万亿公里外的外星世界的近距离照片。（以旅行者号探测器的速度需要7万多年才能到达！）按照Breakthrough Starshot目前的计划，首批太阳帆驱动的星际探测器将于20年后发射。探测器将被地基千亿瓦级激光在数分钟内加速到1/5光速，然后用20年时间到达半人马座阿尔法系统，最后数据信号将需要4年多时间传回地球。也就是说从今天开始至少还要等半个世纪左右。所以，大家注意健康饮食，多锻炼身体，一定想办法撑到那一天。编辑于 2016-08-26我大概在一个月之前看到这个文章的初稿，
虽然这个工作表现出的视向速度探测能力是人类巅峰，
但我并不真的认为这个结果是非常exciting的。
懒得打字，放一张图在这里吧。
编辑于 2016-08-25

人们甚至估算，每一个冷星（cool star）都有20%的概率存在一颗类地行星，可能适宜生命存在。这个概率，比命中自科天文基金还高！

在仅仅4光年的地方就找到了一个可能有液态水，可能适宜生命的行星，那么对于费米悖论，人类是宇宙中唯一生命的可能性极低了。

那么我们到现在还没收到外星人发来的“搜寻地外文明计划（SETI）”这种广播，是为什么呢？细思恐极...

“但黑暗森林中有一个叫人类的傻孩子，生了一堆火并在旁边高喊：我在这儿！我在这儿！”

我倒是想起了一个能够比较让人安心的解释，那就是再用一遍人择原理：

• 为什么地球这么适宜生命呢？因为如果不合适，那就不会长出人类提出这个问题。
  
• 为什么我们现在还没发现外星人呢？那是因为人类刚好是银河系猎户旋臂边缘这地方最先进的文明，附近其他文明顶多还在蛋白质状态。如果不是这样，那么太阳系早就被清理者摧毁了，那就不会有活着的人类提出这个问题。可能大部分文明之间的战争并不像三体那么神，都只是菜鸡互啄。
  

在宇宙中，你再快都有比你快的，你再慢也有比你慢的。

编辑于 2016-08-26目前最近的四个恒星中的宜居带中确定有两个恒星的宜居带有行星存在了，更可怕的是，有一个恒星的行星确实有就智慧生物。。。那么问题来了，是不是宇宙中二分一恒星带有宜居行星，四份一恒星的行星有智慧生命？刘慈欣太可怕了。发布于 2016-08-25刚刚看到爱范儿这篇文章，excited！

隔壁星系有颗“第二地球”，一个《三体》的谜之巧合？

叶文洁在红岸基地发射的一串信号，给地球招来了灭顶之灾，而这个为地球带来末日审判的外星文明就来自离地球 4 光年外的隔壁星系。这故事既离奇又惊悚，但好在这只是小说。

事情就是这么巧合，欧洲南方天文台（ESO）昨天在官网上正式确认，距离我们最近的恒星系统比邻星（Proxima Centauri）中，有一个处在宜居带上的类地行星，并且极有可能有液态水。


（图片来自：Pale Red Dot）

除了震惊，还是震惊，让人瞬间脑洞大开：星际殖民有希望了？人类找到第二故乡了？地球生态灭绝后有退路了？我们在这个浩渺的宇宙中可能并不是唯一的生命体？

如果你现在进入了这种发烧状态，爱范儿（微信号：ifanr）来给你降降温。

我们知道什么？

这颗类地行星被称为比邻星 b（Proxima Centauri b），围绕着一颗红矮星公转，这也是人类已知距离地球最近的系外行星，仅距离 4.24 光年，相较于之前发现的开普勒 452b 1400 光年的距离，这已足够让人赞叹。

根据估算，这颗行星为固态，表面遍布岩石，质量不少于地球的 1.3 倍，因此体积也可能比地球稍大一点。


（图片来自：Daily Mail）（望远镜上的比邻星）

为什么科学家认为这个星球宜居，并且有液态水呢？因为这个星球处在比邻星的宜居带上。

比邻星 b 距离中心的红矮星 730 万千米，不足日地距离的 5%，比水星离太阳的距离还要短。也正是由于轨道半径小，比邻星 b 上一年只有约 11 天。

而它之所以没有成为一个像水星那样地狱般的世界，是因为中心的红矮星是恒星演化到后期的形态，辐射、能量都已大量散失，温度较低，而且直径和质量都不足太阳的 15%。


（图片来自：phl）（估算对比）

因此根据估算，比邻星 b 接受的热量在这个距离上刚刚好。

或许是巧合，比邻星很可能是一个三星系统的一部分，如果事实如此，将和《三体》的桥段非常相似。

在《三体》里，三体人的星系中，三个恒星在做着难以破解的三体运动，而比邻星则绕着一个被称作半人马座阿尔法的双恒星系统公转，三颗恒星之间有复杂的引力关系。


（图片来自：Pale Red Dot）（三星系统）

在南半球的夜空中，你确实难以察觉到又小又暗的比邻星，但半人马座阿尔法的两颗恒星则在夜空中最为闪亮，而找到了它，你也就接近发现比邻星。

而这就几乎是我们目前已知的一切。

什么还不确定？

就目前得到的信息来看，一切都是基于人类结合观测后在理论上的推演，而至于这个星球到底是天堂还是地狱，变数还很大。

根据官方声明，尽管可推测比邻星 b 处在宜居带，但考虑到它距红矮星的距离，它可能会受到紫外线与 X 射线的强烈影响，所受辐射将比太阳对地球的更强。

Pale Red Dot 项目的研究者已经分别用两篇论文探讨了星球可能的气候状况，最终明确，这颗星球到底有没有水还是未知，但在理论上完全有这个可能，但是即便存在，地表液态水只可能存在于地表光照最充足的区域，比如热带地区（3：2 共振轨道情形）或向阳一面（同步自转情形）。

此外，行星的自转状态（倾角、周期）、红矮星的辐射、行星形成史，都可能对其气候产生影响。


（图片来自：Slate）

而美国著名天文学家 Phil Plait 在博客中分析了其中至关重要的两个不确定因素。

首先，我们不知道星球的真实质量。如果观测角度是行星公转轨道的正侧面，那的确可以估算出比地球重 1.3 倍这个数据，但如果观测时公转轨道是倾斜的，那星球的质量应该会比之前公布的更大，而这也将影响行星的环境。

其次，他还指出，行星存在于宜居带并不是有液态水的直接证据。比如，如果没有致密的大气层，那行星气温可能会低至 -40℃ 左右，而地球在除去温室效应的情况下这一数字是 -15℃，而没有液态水以及适当的光和热，其存在生命体的可能性也会减小。

此外，关于星球的组成成分、尺寸等都还一概不知，因此 Plait 说：

这个地方可能会完全不适宜居住，也有可能是伊甸园，我们完全没有办法知道，所以要额外注意：比邻星 b 确实可能与地球大小相仿，但至于是不是有地球那样的宜居环境，我们完全无从得知。
“第二地球”的判定铁律

既然还有这么多未知谜团，那Pale Red Dot 的天文学家有何底气称其宜居呢？读到这里，你会注意到爱范儿（微信号：ifanr）反复提到一个词：宜居带。那到底什么是宜居带呢？

根据 2013 年学术期刊 Science 上的一段介绍，宜居带（habitable zone）是围绕恒星的一个轨道范围，在这个范围内，光和热都较为适中，因此在充足的大气压下，行星表面可以形成液态水。


（图片来自：Slate）（比邻星 b 处在绿色宜居带上）

是否宜居与恒星的辐射、行星的质量、大气状况都有决定性的关联，而处于宜居带仅仅是其中一个因素。

综合这些因素，地表液态水，是存在生命的一个至关重要的条件。地球则是个巧合，是一个幸运儿，它就处在那个黄金平衡点上，各项指数都刚刚好，而比邻星 b 能达到这种黄金平衡的几率微乎其微。

在本次发现中，科学家得出宜居这一假设，主要是基于其处于宜居带，并且质量与地球相仿，但这实际上并没有将所有情况都考虑完全，比如之前提到的大气、所受辐射等。


（图片来自：Daily Mail）（开普勒 186f 效果图）

事实上，自从人类 1995 年发现第一个系外行星后，已经累计发现了 9 个预计会存在液态水的行星，加上新近发现的比邻星 b，2/3 由 NASA 的开普勒太空望远镜一手包办，大部分的判断都是依据宜居带这一指标，但由于距离全部都在 13 光年以上，因此即使是发现了也几乎没有探索的可能。


（图片来自：Wikipedia）（历史上的 9 颗类地行星）

得了孤独恐惧症的人类

就算距离再远，即使我们的飞船和通讯设施再差，人类还是无法止住探索外星世界的脚步。

于是有这么一群“疯子”，他们每天守在炮台一样的天文站，观测着这个他们一辈子也去不了的世界。


（图片来自：Pale Red Dot）（Pale Red Dot 团队）

Pale Red Dot 项目就是这个惊世发现背后的组织，它由伦敦玛丽皇后大学学院的 Guillem Anglada-Escudé 教授掌舵，由一支天文学家组成的研究小组管理。他们的目的只有一个：通过位于智利 La Silla 的 ESO HARPS 光谱仪观察比邻星的变化，由此来确定是否确有系外行星。


（图片来自：Pale Red Dot）（恒星晃动）

而可能存在行星的线索最早于 2013 年发现，但当时观测结果可信度并不高。

之后，Anglada-Escudé 教授的团队，在 ESO 的协助下进行了更多观测，而这项 Pale Red Dot 计划也在两年之后诞生。

在那 60 个夜晚里，Anglada-Escudé 教授每天都要检查信号。从前 20 天的结果来看，与预期已经非常相符，等达到 30 天时，结果已经很明确，于是团队开始准备起草论文。

最终在昨天，他们把这个消息告知了整个人类世界。

比邻星 b 的发现注定只是个开端，未来，它将成为宇宙中搜寻地外生命线索的重要目标。而事实上，StarShot 项目也早已派探测器飞往半人马座阿尔法星系。

Anglada-Escudé 教授也表示：

我们计划的下一步是搜寻比邻星 b 上的生命。


（图片来自：Slate）（智利 ESO 天文台）

而这也引发了人类千百年来一直萦绕于心头的宏大问题：我们是谁？茫茫星空下，我们注定孤独吗？

于是，人们说：上帝或者真主活在我们头顶上，掌管着一切；到了近现代，又有形形色色的 UFO 传闻。

人类似乎难以接受孑然一身这个惨淡的现实，一直在用各种幻想麻痹自己：地球之外，一定还有别的世界，我们一定还有同伴。

于是，刘慈欣这样的神笔为我们构建了幻想的天地；而另一边，科学在用证实、渐进的方式为我们拓展眼界。但是，知道这个问题的答案真的有那么重要吗？这会是像《三体》中所记述的灭顶之灾，还是会帮人类迈向更繁荣更智慧的未来？

在我们真正与外星世界建立联系前，这一系列哲学问题都不会有明确可信的解释。

看来，我们还是一如既往的孤独而焦虑。

P.S.获取更多创业者访谈和大咖精彩分享报道（内容/设计/产品/运营）欢迎关注下专栏哦：MindStore 官方博客 - 知乎专栏编辑于 2016-08-26莫激动，仅仅是在宜居带，行星到底宜不宜居还不一定发布于 2016-08-30看起来刘慈欣真不是一般人。这还真不是三体厨，是有根据的。而且得出的结论绝不乐观。

在4光年外最近的恒星系就发现了固态行星，这说明什么？——如果它还在所谓的宜居带。不考虑上面有没有水，更不考虑有没有生命，就考虑宜居带固态行星，我们已经得出一个结论，在银河系任意取两个最邻近的星系，就发现了5个固态行星：水、金、地、火、三体星（姑且这么叫吧），其中五分之二在宜居带范围内（地球和三体星）。

我们再保守点，如果宇宙中任意恒星系按照此概率，有五分之一到五分之二概率存在宜居带的固态行星，那么萌发生命的可能就太大了。

按照叶文洁的原话说，人类把目光投向宇宙的尽头，没想到在最近的恒星系，就发现了一个宜居固态星球。 同样的，按照逻辑的原话说的话，那就是如果宜居条件这么普遍，生命应该早把宇宙占满了，宇宙里应该充满了生命，没有没被动过的菜（这话是丁教授说的吧）

那么，永恒的沉默说明什么呢？

费米悖论变得非常可怕，如果黑暗森林假说只是小说家开玩笑的，那么只剩下一个，大筛选。如果地球如此平凡，那么大筛选的结论只有一个：

地球吃枣药丸。编辑于 2016-08-29我说最近高能物理进展怎么这么慢……发布于 2016-08-25《三体》从科幻小说晋升为首部太空历史书，将被2100年人教版教材节选使用。

此外，在本书威慑纪元特别版中，他为此书题了两句诗：编辑于 2016-08-25这么近的火星很多都没搞清楚呢，这个行星信息量太少，都是瞎猜阶段。发布于 2016-08-25　　关于地球起源的新学说——“星球演变排列顺序”：
　　像自然界所有事物一样，星球也会经历从诞生到衰亡的演变过程。各种星球不同的形态是由于处在演变过程中的不同阶段（如昆虫在它的生长阶段各是卵、幼虫、蛹、蛾几种完全不同的形态一样），行星是由恒星演变而来，宇宙中每个星球的演变都要经过——恒星级“黑洞”—弥漫星云—恒星—红巨星—行星状星云—白矮星—行星—彗星—小行星这样几个阶段。地球正处在当行星阶段中期，小行星最后化作尘埃飘浮在苍茫太空时，星际中的气体尘埃在快速旋转运动的恒星级“黑洞”吸引下凝聚在一起，又一个星球新的生命周期开始了。星球演变就是这样循环往复，生生不息。
发布于 2016-09-05宜居行星越是普遍，费米悖论越是可怕。发布于 2016-08-25除了比较显而易见的优点（岩态、宜居、有水）

利好消息有三个：

这个行星离得近，虽然现有技术水平仍然望尘莫及，但可以尝试作为未来人类第一个“系外定居点”。

这个行星质量不小，足以对抗太阳风、吸引大气层。由于离恒星近、理论上还有应该富含金属元素，因此其核心很可能是铁。这样其抗电磁、抗耀斑、抗太阳风能力更强。也会拥有更健康的大气环境。

红矮星寿命长，以后开发出戴森球也能用更久。发布于 2016-08-27