如何真的发现了另外一个「地球」，人类能否实现移居？将如何实现移居的可能性？

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昨晚NASA发现超级地球，据说该星球处恒星宜居区，或可维持生命存在，据美媒报道，NASA的过境系外行星测量卫星有新发现，一颗距地球31光年的行星GJ 357d位于宜居区，与其他行星一起绕恒星运行。科学家称若该星球存在稠密大气层，则极可能像地球一样表面可留存液态水，「具有类似地球的宜居条件」，或成为可维持生命存在的「超级地球」。

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希望大家关于此项问题多多展开讨论，让我这个不太懂天文知识的人能够明白，我们是否能够「逃离」这颗地球！当然我知道地球还可以坚持短则几十年长则数百年上千年的生命，但是如果不是地球不行为什么要那么积极的探索除地球之外的「宜居星球」呢？

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看了这个系统的物理参数后，说实话不要抱太大期望。我觉得它其实被NASA炒到了不应该有的程度。以前发现的 Kepler-442 b 和 Kepler-62 f 都比它更强。

论文原址：Planetary system around the nearby M dwarf GJ 357 including a transiting, hot, Earth-sized planet optimal for atmospheric characterization

至于题主问的为什么要寻找类地行星？为什么要探索地外生命？为的不是殖民，扩张，逃命。仅是满足好奇心罢了。

Today, rock 84001 speaks to us across all those billions of years and millions of miles. It speaks of the possibility of life. If this discovery is confirmed, it will surely be one of the most stunning insights into our universe that science has ever uncovered. Its implications are as far-reaching and awe-inspiring as can be imagined. Even as it promises answers to some of our oldest questions, it poses still others even more fundamental. We will continue to listen closely to what it has to say as we continue the search for answers and for knowledge that is as old as humanity itself but essential to our peoples future. Thank you.

——1996年8月7日，美国总统柯林顿发表关于火星陨石ALH84001生命假说的演讲

恒星

恒星GJ 357，一颗质量和半径只有太阳 [公式]和 [公式] 的M2.5V型红矮星，温度为 [公式] 和亮度只有太阳的 [公式] ，恒星光球层金属丰度为太阳的 [公式] %。与大部分已记录的红矮星不同，GJ 357色球层活跃度不高，磁场活动也很比较弱，是一颗比较安静的恒星，自转周期也很缓慢长达78天，暗示这颗恒星上了一定年龄。这些数据在某种程度上，说明恒星环境会对保持宜居行星更友善。

潮汐锁定和行星气候

径向速度法结合TESS望远镜凌日法已经确认了这个系统内存在三颗行星b，行星c 和行星d，公转周期分别在3.93天、9.12天和55.66天。径向速度数据显示周期87.3天左右还有一个潜在行星信号，但还不够肯定。从三颗行星的公转周期、距离以及恒星亮度上来看，它们分别接受的辐射通量在 [公式] 和 [公式] ，作为对比地球接受的太阳辐射是 [公式] 。行星b 和 行星c 显然都太热，行星d 正在GJ 347所谓宜居带内靠外缘的轨道。

其实宜居带内靠外缘本身也没什么，在理论上也是可以维持地表海洋的。但是这颗行星是被潮汐锁定，夜半球温度仅由地热通量决定（超级地球会有比地球更高的地热通量，但完全无法弥补差距），地表会达到零下两百多摄氏度，甚至会比大气 [公式] 和 [公式] 冷凝温度更低。也就是说，大气会冷凝成固体，坍塌困在夜半球。避免大气冷凝方法是靠强温室效应和大气环流来传导热量到夜半球，这对宜居带内靠内缘的行星保持大气很有用。但对于行星d 这种靠近宜居带外缘、接受辐射量低的，就算是 [公式] 压力达到地球的一万倍都无法绝对避免大气冷凝崩塌（Wordsworth et al., 2015）。或者大气成分需要更还原一点，比如包含一些额外的 [公式] 温室气体。

超级地球成分和形成

三颗行星b、c和d 的质量分别为地球的 [公式] 和 [公式] 。行星b 测得半径为地球的 [公式] ，因为质量和尺寸都得到限制，行星成分和密度也可以被计算出来，由大约21%地核和79%地幔构成，符合地球类岩石成分。对于行星c 和 d，我们没有半径测量，所以得不到它们的组成成分。如果只关注在宜居带内的行星d，超级地球可以拥有的成分组合包括岩石行星、挥发份行星、气态矮星和亚海王星，这四种组合里最后两种不适合已知生命的存在，第二种不利于已知生命生存。所以行星d 到底是否拥有岩石固体地表目前是看来是很难说的。GJ 1214 b 质量就和行星d 相当，但它的半径很大更类似后三种成分组合。

如果行星d 形成在很远距离再迁移到今天的轨道，那它的形成过程就吸积了大量挥发份物质，极其富集挥发份。也许，考虑到行星d 质量比较大，生长比较快，吸积了大量星盘中的氢氦气体，使得它变成一个气态矮星。或者，行星d 在远距离外形成，即吸积了挥发份也吸积了氢氦气体，成为一颗亚海王星。这三种行星成分的形成途径都非常常见，但都不符合我们人类观念中的「宜居」。要形成一颗岩石行星，行星d 需要形成得非常缓慢，在气体盘消散前质量不能生长超过地球质量，大部分行星建造必然在氢氦气体消散后、在距离今天轨道不远的位置发生的。

超级地球地质和火山活动

之前提到行星d 需要大量 [公式] 才能维持大气，而且不能进入冰川期，否则大气便会坍塌。而[公式]的主要来源是火山喷发。事实上，地球上多次冰川期和雪球地球都伴随著火山活动减弱（McKenzie et al., 2016; Mills et al., 2017; Macdonald et al., 2019）。行星d 能否保证活跃的火山活动就是下一个问题，而活跃的地质活动是由板块构造所维持的。如果行星没有板块构造会很快变得死气沉沉，比如金星（金星火山是非常不活跃的）和火星。

假设行星d 是岩石行星，超过6倍地球的质量还能不能维持板块构造？这是地球物理学一个非常有争议的问题，十几年的未解之谜，加起来发表的论文也要几十篇了。一些研究者找到超级地球更容易产生板块构造，另一些找到超级地球无法开启板块构造，还有一些发现板块构造不取决于行星质量。造成这种尴尬局面的原因主要是，我们连自己地球内部动力学、对流方式等等都还没有搞清楚，就想要把这些理论运用到压力、温度都比地球大不少的超级地球内部，这肯定是行不通的。

我就说一个目前比较靠谱的模型吧，有一个团队从最基础的量子化学开始计算了超级地球压力和温度下的矿物物理变化（这种方法被称为 「从头计演算法」 ab initio），发现在行星质量超过 [公式] 后，其内部地幔对流强度会强烈减弱（van den Berg et al., 2019）。

超级地球能不能有板块构造这个问题我们先放一边。就说如果它的构造只能是静止盖层（金星、火星），它还能维持强温室作用的大气吗？恐怕不能。事实上，任何靠近宜居带外缘的静止盖层超级地球恐怕都不能保证足够的温室效应。原因有两点，岩石融化温度是随压力增加的，在重力更大的超级地球上，在岩石圈底部形成岩浆需要比当地环境高得多的温度。岩浆是否上升到地表喷发取决于它的浮力，在超级地球足够大的压力下，岩浆密度甚至会超过周围岩石密度，使得岩浆反而不会上升。在两个因素共同作用下，质量超过 [公式] 的静止盖层超级地球几乎不会发生火山喷发，因此无法建造温室大气（Noack et al., 2017; Dorn et al., 2018）。这对行星d 来说是一个非常糟糕的消息。

其他

红矮星宜居带行星还面临著许多其他问题（见另篇回答最后一节）。而且大家似乎也发现了，所谓「宜居带行星」越来越水了，到处都有，几个月就有一个发现。大部分集中在红矮星系统里，这是因为这类恒星的行星系统更好探测，所以它们高产似母猪。说实话，我也觉得，这些系统一个看起来比一个火大。

截止本回答发布时间，只有两颗在宜居带内的超级地球不公转红矮星，分别是Kepler-442 b 和 Kepler-62 f，于2015年2月和2013年5月确认。两颗超级地球只有测量半径，没有测量质量，所以成分是否是岩石质也不得而知。就算它们是岩石质，在其极大内部温度和压力下的地幔构造是否能维持板块构造也是个问题。Kepler-442 b 在十亿年尺度上可能会被潮汐锁定。Kepler-62 f 从行星形成模式上来看可能是一颗挥发份行星。

真正的「类地行星」，可能还藏在Kepler望远镜数据遗产里，等著我们去发掘。在那之前，任何红矮星宜居带行星和超级地球我都不看好。

GJ 357d是距离红矮星GJ 357约3000万千米、公转周期55.7地球日、质量为地球6.1倍以上的行星。目前并不能判断其地表状况，正在准备进一步观测。如果有岩石地表，其半径在地球的1~2倍。如果有浓密的大气层提供温室效应，GJ 357d有可能维持液态水、允许耐极限环境的地球微生物生存；如果没有大气层，则其表面的平衡温度会低到-53摄氏度[1]。

GJ 357的质量约为太阳的三分之一，距离我们约31光年。目前人类亲自登上过的最远的地外天体是月球，31光年是地月距离的约7.6亿倍。目前我们没有能力前往那里，在掌握远超现在的科学技术前不可能移居。

如果未来人类掌握了可以航行到数十光年外的技术，人类只要住在宇航工具与太空建筑上就可以延续下去，登陆天体的必要性不大。对于可能有自己的生物圈的系外行星，不干涉其环境有更大的科研价值。

地球本身没有什么存在不下去的问题，它至少还可以存在50亿年，太阳红巨星化也未必会摧毁地球。但随著太阳输出功率逐渐上升，如果人类不能掌握足够的技术，10亿年后地球温度会超过地球生物的承受能力。「必要时逃离地球」不是寻找适合生命的系外行星的原因。目前，搜索地外生命更多是为了解答地球生物在宇宙中是否是孤独的，是否有其它生物圈甚至文明。如果有，研究它们可以帮我们了解我们从哪里来等重大问题。

参考

  1. ^https://www.nasa.gov/feature/goddard/2019/confirmation-of-toasty-tess-planet-leads-to-surprising-find-of-promising-world/

经常关注就会知道，NASA每隔一段时间都会爆出发现宜居行星、小行星差点撞地球、疑似外星人信号的消息。

NASA就是这样，活得像一个营销号似的。

就目前已知的超级地球来看，它们主要有以下特征： 质量、体积比地球大（主要也是因为现有的太空望远镜精度有限，寻找系外行星本来就是一件极其困难的事），当然也有比地球要小的，比如NASA前3年一次性发现了七颗，而且它们之间相距非常近。 宿主恒星主要是红矮星。已发现的数千颗系外行星热木星、迷你海王星这类气态巨行星占了大量，它们相距母恒星甚至只有水星距日的十分之一——相比之下太阳系显得更加「特殊」。 超级地球普遍接近宿主恒星，有一些压根就不适合生命居住，如巨蟹座55e、柯罗7b、HD80606，它们的恒星更大更亮；潮汐锁定，也就是行星一半白一半黑，在日夜相交的环形地带温度更适中。此次在距31光年的地方发现的超级地球不像格利泽恒星系上的水世界，潮汐锁定相较之下不会太强。即使人类有条件到达那里，也不能确保它适合留居，包括大气环境、地质组成等都是未知；它的巨大重力可能让人无法承受，现阶段的了解实在很少。

化学能工质飞船太原始了

十几km/s的速度飞31光年要二十万年

载荷也就几百kg，还只能飞掠，入轨绝无可能，遑论软著陆，还得载人飞二十万年。

在太空的尺度，人类只是刚刚磨过了几块石头的原始文明程度。而且完全不知道下一步该怎么走（技术手段不足以支持下一代航天器的开发）。

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