如今，每一次系外行星的发现仍然充满兴奋，天文学家仔细研究着每一个遥远的星球，并考虑其可能的特征。但很快，随着已确认的系外行星数量攀升至数千颗，这种情况可能会变得乏味。届时，天文学家，尤其是天体生物学家，将不得不根据行星的“有趣程度”进行筛选。下个月即将发表的一篇新论文描述了一个新的两步排名系统，以使这一过程更容易。我们采访了天体生物学家 Dirk Schulze-Makuch，了解一些细节。
与天体生物学的其他标准不同，这个新系统并不假设宜居性仅适用于拥有液态水的岩石星球。该论文的第一作者、华盛顿州立大学的天体生物学家 Dirk Schulze-Makuch 表示，团队希望尽可能保持开放的心态。
他们提出的“类地相似性指数”考察了行星或卫星的大小、密度和轨道距离，以及其恒星的大小和温度，并将其与地球进行比较。配套的“行星宜居性指数”则基于是否存在某种稳定的基质、能源、合适的化学成分以及容纳液体溶剂（不一定是水）的潜力。两者都使用0到1的刻度。
那么，宇宙中（除地球外）最像地球的宜居地是什么？在蓬勃发展的系外行星名单中，是格利泽581d，指数为0.74。行星宜居性指数的结果有所不同，最佳选择似乎是泰坦，指数为0.64。顺便说一句，火星的指数是0.59。
然而，这些数字的意义仅限于用于提供信息的那些数据，因此研究人员强调，仍有更新和改进的空间。
PopSci 采访了 Schulze-Makuch，以获取有关这两个指数以及它们如何帮助天文学家进行星系间分类的更多细节。
PopSci：你为什么认为存在多个宜居的系外行星？
Dirk Schulze-Makuch：目前，我们发现的系外行星仍然严重偏向于气态巨行星，因为它们更容易探测。但我们研究的时间越长，就越接近类地行星。其中大多数仍然是超级地球。
我非常兴奋的一颗行星是格利泽581d，它的质量大约是地球的10倍。它围绕一颗红矮星运行，所以它是一颗不如我们的太阳明亮的恒星。它比中心恒星更近，但如果用我们太阳系的指标来看，它的轨道基本上就像火星一样。火星与地球相比非常小，但如果火星在我们太阳系中的质量是地球的10倍，并且仍然拥有磁场和浓厚的大气层，那么它就会拥有液态水的海洋。这样一来，它就是一颗宜居行星。
我们提出的方案的重点在于，对已经发现和将要发现的众多系外行星进行优先排序和分类。我们现在有超过700颗已确认的系外行星，约有1500颗未确认。而且数量很快将达到数千颗。由于我们的资源有限，尤其是在这些预算紧张的时期，我们必须认真考虑如何分配我们的资源。哪些行星对生命有趣，哪些行星我们想研究？
在我们太阳系内，从天体生物学的角度来看，真正有趣的行星体大约只有15个。但我们发现了太多的系外行星，我们真的需要集中我们的资源。其中一些行星实际上相对较近。格利泽581星系距离我们20光年。虽然遥远，但从整体上看，这并不算太远，所以这确实是我们应该感兴趣的事情。
那么，这个新的分类方案是如何运作的？为什么泰坦看起来比火星更好？
我们提出了两个指数。一个是“类地相似性指数”，它基于行星的大小以及与地球的相似程度。第二个是“行星宜居性指数”。在那里，我们采取了不同的方法，非常开放。可能会有不属于传统宜居带的行星，即类地轨道，水可能以液态形式存在。在这个指数中，[土星的卫星泰坦]排名高于火星。
原因是泰坦拥有相对浓厚的大气层，由氮和甲烷组成。它实际上非常接近早期地球。泰坦拥有碳氢化合物湖泊，所以你有液体溶剂，但该溶剂不是水。碳氢化合物作为溶剂可能是一种可能性。我们知道碳对有机物非常有效，泰坦上存在大量复杂的碳化合物，所以这是我们需要考虑的。
另一个例子是欧罗巴——正如NASA上周宣布的那样，我们在这颗卫星的冰层下发现了一个液态海洋。
宜居性到底意味着什么？你如何定义这样一件事，它完全取决于你研究的地方？
有几个参数。例如，一个参数是行星是否有大气层。它上面有碳。我们会寻找氮和磷。它是否有磁场来保护它免受宇宙辐射。它表面是否有任何在那里稳定的液体溶剂。
通过这种分类，我们有意地不以地球为中心。我们不是说必须有液态水，或者它必须像地球绕太阳一样在轨道上运行。我们寻找有机化合物，但不是说它必须是氨基酸或其他什么。
我们的一个参数是存在生命可以进行光合作用的地方。在这里，在我们太阳系中，这从水星一直延伸到土星。显然，地球、火星和金星处于一个更适合的区域，但理论上可以延伸到土星。所以如果你有一个光输出较少的棕矮星，行星就必须更近，这样才能获得足够的光进行光合作用。我们试图尽可能地保持开放的心态。
随着开普勒太空望远镜（和CoRoT望远镜）进行了更多系外行星的发现，我们开始更仔细地思考，如果我们真的发现了生命，它可能是什么样子。SETI研究所的Seth Shostak甚至建议，我们不仅要寻找智能生物系统，还要寻找智能机器。你的新系统是否考虑了这一点，即能够孕育智能生命或机器的行星？
我们的方法是针对生命普遍存在的。在论文的一个早期版本中，我们确实有一个生物复杂性指数。对于某些复杂的微生物，我们定义了参数，并说这颗行星可能拥有更复杂的生命。但我们认为这确实过于推测。在微生物或通用层面，我们有更好的想法，所以更容易做出一个通用的宜居性指数。
对于地球来说，对于某种外部观察者来说，要探测到任何类型的宇宙飞船都将非常困难。它们太小了。但你将会探测到臭氧和甲烷，这些化合物不稳定。它们必须不断地被再生。如果它们不被再生，这些化合物就会变成二氧化碳。但我们确实测量了臭氧和甲烷，这意味着存在某种平衡，并且有东西在产生。这是生命的一个通用生物信号。
它也可能适用于智能生命，但如果你有一个像这颗行星一样的行星，但是在500万年前呢？你可能拥有复杂的生命，但绝不智能。
这个新分类有哪些潜在的缺点？
DSM：我们无法做的一件事是研究行星的历史。我们总是从某个特定时间点观察它。这对于火星尤其重要。目前的火星，从行星宜居性上来说，低于泰坦。但古代火星，在其形成后5亿年，拥有一个海洋，看起来是这样。有沉积物，有流动的河流。那时，它仍然有磁场，仍然有更厚的大气层。所以古代火星在这个指数上的排名会高很多。但我们现在无法从任何系外行星上得知这一点。火星仍然排在相对靠前的位置，但过去曾排名更高，由此我们可以推断，火星上仍然存在生命的良好机会。但对于系外行星，我们无法做到这一点。
我们只是想确保没有有利的目标被忽略。如果发现系外行星的人说，“好吧，这颗行星不属于地球轨道，所以它不可能有生命”——我们希望有一个客观的参数，让你可以说，“这不是一颗类地行星，但它仍然是一颗对可能存在的某种奇异生命形式非常有意思的行星。”
你认为我们什么时候会在其他行星上找到生命？
我认为发现将首先在我们太阳系中，我认为火星和泰坦是机会最大的两个地方。火星可能最有可能，因为它有历史且离地球很近。我们知道小行星可以穿越两颗行星。如果我们知道早期地球有生命，而火星非常有利于生命，那么火星上就应该有生命，我们只需要找到并确认它。
对于泰坦来说，这是一个更渺茫的机会，但会更令人兴奋。如果我们真的发现生命，它将是奇异的；它将与我们的生物化学非常不同。泰坦拥有这些乙烷和甲烷湖泊，这太与众不同了。这可能意味着生命有一个独立的起源。对我来说，这将是最令人兴奋的事情。在火星上，这仍然会非常令人兴奋，但你只能说明早期生命演化的一些情况；你无法说明生命在宇宙中的普遍程度以及它可能有多么不同。
对于系外行星，我们可能会发现一些生物信号。但在如此遥远的距离，要确认将非常困难。如果你研究天体生物学，你真的需要近距离接触。我无法想象如何做到这一点，除非是一个发送信号的智慧文明之类的。但你可以说，“这是一颗非常有利于生命的行星。”是否存在生命将非常难以证明。
