科学证据明确告诉我们：我们唯一能赖以生存的天体，就是孕育人类这个物种的地球。

为了收集蝙蝠而在塞拉利昂探险的科研人员

22世纪初，人类离开地球前往其他星球。在过去的100年里，严峻的生态和气候问题导致地球越发贫瘠，最终不再适宜人类居住——我们完全耗尽了地球资源。冰川迅速融化导致海平面上升，吞没无数城市。滥砍滥伐毁灭了全世界的森林，造成了大范围的破坏，戕害了无数生命。与此同时，我们仍在使用明确知道对环境不利的化石燃料。最后，地球不再适宜人类生存。无奈之下，我们只能将目光投向地球之外的新世界，投向那些尚未被人类触及的星球，寻找可以重新开始的地方。但是，我们要去哪里呢？我们找到虚无缥缈的行星B的概率有多大？理想的行星B应当是一个类似地球的世界，各项条件成熟，随时欢迎人类的到来，并做好了庇护人类的准备，让我们远离亲手在地球上造成的无尽混乱。为此，人类建造了功能强大的天文望远镜，在天空中搜寻类似地球的行星，并且很快就发现了数百颗环绕遥远恒星运动且与地球颇为相似的系外行星。或许，人类的地球家园真的没有那么特别，宇宙中到处都是这样的星球！

随着诸多亿万富翁盘算着要在不久的将来让人类迁居火星，上述未来主义色彩浓重的梦幻图景也披上了科学的外衣兜售给普罗大众。在过去几十年里，孩子们在以星际探险家为主角的冒险电影和这些探险家发现的不为人知的地外宜居世界中长大。许多票房火爆的电影主要场景都是虚构的星球，为了达到科学上的“可靠”，制片方还会专门聘请资深科学顾问。与此同时，人类如何在劫后余生的地球上生活也渐渐成为影视作品中的主流题材。

考虑到人类已经取得的诸多技术进步，我们很容易相信人类的星际殖民图景很快就会成真。但我们真的能把地球和我们在地球上的所有烦恼抛诸脑后吗？答案是否定的。所有这些故事都忽略了地球适宜人类生存的真正原因。在天文学教科书中，类地行星的含义与适宜人类生存的地外世界的含义完全不同。我们需要的不只是一颗与地球大小和温度大致相同的行星，更是一颗与我们一同演化了数十亿年的行星。人类的生存完全依赖构成地球生物圈的数十亿其他生物。没有它们，我们就无法生存。天文观测结果和地球地质记录都明确告诉我们：我们唯一能赖以生存的行星，就是与我们一同演化的地球。没有备选计划，也没有行星B。我们的未来就在这里，而且这并不意味着我们注定要灭亡。

在内心深处，我们本能地知道：沉浸在自然环境中是最快乐的。从大自然中汲取治愈力量的例子数不胜数。无数文章都在谈论“森林浴”的好处：科学证明，在森林里待上一段时间，可以减轻压力、缓解焦虑和抑郁并改善睡眠质量，从而提升身心健康。我们的身体本能地知道自己需要什么：与我们共同演化的繁荣而独特的生物圈，只存在于这里，存在于我们的地球家园中。

其实，根本就没有行星B。如今，每个人都能脱口而出这句本就朗朗上口的口号。我们中的大多数人都曾在活动人士自制的标语牌上看到过或是在各国政要的讲话中听到过这个概念。2014年，时任联合国秘书长潘基文说：“没有备用计划，因为我们没有行星B. ”2018年，法国总统马克龙在美国国会发表历史性讲话时也说了类似的话。甚至还有一本以这句话作为标题的图书。这个口号为解决地球危机提供了强大动力。然而，没有人具体解释为什么我们可以依赖的只有地球——即使地球科学和天文学领域的证据明确告诉了我们这一点。有观点认为，确保人类生存的唯一方法就是殖民其他星球。虽然这个观点存在重大缺陷，最近却越发流行了。要想驳倒它，就必须收集以实验、观测为基础的天文学、地球科学相关证据。

恒星开普勒 - 90的行星系统与我们的太阳系配置相似：个头小一些的行星在靠近恒星的轨道上运行，大一些的行星则在距恒星较远的位置运动

在殖民其他星球的投机想法中，最常见的目标是我们的邻居火星。火星的大小约为地球一半，从太阳那儿接收的热量约为地球的40%。从天文学家的角度来看，火星是地球的同卵双胞胎。而且火星最近经常在新闻中现身，许多媒体宣传火星会在不久的将来成为人类星际旅行的前哨基地。虽然人类宇航员登陆火星的愿景的确有可能在未来几十年内实现，但长期在这颗红色星球上生活的前景又如何？现在的火星是一个寒冷、干燥的世界，大气非常稀薄，全球性沙尘暴可以持续数周。火星的表面平均气压不到地球的1%，在这样的环境下，不穿加压服是不可能生存的。火星上尘土飞扬，大气主要由二氧化碳组成，地表温度在夏季可以是温和的30oC，到了冬季可以低至-140oC. 如此极端的温度变化罪魁祸首是火星稀薄的大气。

虽然殖民火星的挑战如此艰巨，但我们还是提出了诸多关于如何改造火星使其环境适宜人类长期居住的方案。火星距离太阳比地球更远，因此要想让火星达到与地球相似的温度，就需要大量温室气体。通过在火星表面释放二氧化碳增厚大气层，是解决火星大气稀薄问题最受欢迎的“方案”。然而，所有释放火星储碳的方法需要的技术和资源都远远超出了我们目前的能力。更重要的是，美国宇航局最近的一项研究表明，火星本身甚至可能根本没有足够的二氧化碳使其达到地球的地表温度。

另一方面，即便我们真的能让火星释放足够的二氧化碳，届时形成的火星大气仍然无法供我们呼吸。地球大气的二氧化碳含量仅为0.04%，人类无法承受高二氧化碳含量的大气。在1个标准地球大气压的压力环境下，大气中的二氧化碳含量达到1%就会导致人类嗜睡，一旦达到10%，即使大气中的氧气充足，人类也会窒息而死。也就是说，我们目前拥有的火星改造最佳方案，留给我们人类的也只是一片无法呼吸的大气。更不用说，实现这一目标需要的技术和经济能力远远不是我们现在可以拥有的。

相比改造火星大气，更现实的方案或许是在火星地表建造内部条件适合人类生存的穹顶建筑，作为人类定居点。然而，定居点内部和外部之间会有很大的压力差。任何缺口都会导致定居点内部迅速减压，因为供人类呼吸的空气会逃逸到火星稀薄的大气中。这样一来，生活在火星上的人类必须时刻保持高度警惕，以防定居点受到任何破坏，窒息将成为他们每天都要面对的威胁。

没错，从天文学的角度来看，火星确实是地球的双胞胎。然而，改造火星需要海量的资源、时间和精力，而且，目前看来最好的改造结果也无法让火星为我们提供最基本的生活保证。这样看来，把另一颗行星视作逃避地球问题的避难所，这种想法是不是很荒谬？不过，我们是不是太悲观了？是不是应该看得更远一些？

下一次在清朗的夜晚外出时，不妨抬头看看星星，然后随便挑一颗——这颗星星很有可能拥有行星。天文观测现在已经证实了我们长久以来的猜测：大部分恒星都有行星。天文学家称这些行星为系外行星。系外行星是什么样的呢？其中是否有一个可以成为我们人类未来的家园？

到目前为止，大多数系外行星都是由美国宇航局的开普勒空间望远镜发现的。这架望远镜在四年多时间里持续监测了10万颗恒星的亮度，寻找行星运动到恒星前方时遮挡后者导致的亮度下降现象。

开普勒空间望远镜发现了900多颗与地球大小类似的行星，其中最大的半径是我们地球的1.25倍。这些行星可能像地球一样也由岩石构成（除个别例子之外，我们目前还没有确定这些系外行星的质量，只能根据行星质量和半径之间的经验关系做出这种推断）。在这900多颗地球大小的行星中，有23颗位于宜居带中。宜居带是指恒星周围的某片轨道范围，在这个范围内，行星的环境条件较为“温和”：行星表面既不太热，又不过冷，因而水可以以液态的形式存在（前提是行星大气压足够）——据我们目前所知，液态水是孕育生命的关键因素。宜居带的概念非常有用，因为它只依赖于两个相对容易测量的天体物理学参数：一是行星与其母恒星之间的距离，二是母恒星的温度。同时，我们也必须牢记，天文学意义上的宜居带只是一个非常简单的概念（仅代表行星围绕恒星运动的轨道范围支持液态水的存在），而事实上，生命的出现绝不只是液态水这一个因素决定的。例如，我们现在认为板块构造也是地球孕育生命的关键因素之一，但宜居带的概念显然没有把这个因素考虑在内。

银河系中有多少大小与地球类似同时也处于宜居带中的行星？到目前为止，我们只发现了少数符合上述条件的银河系系外行星，所以估算它们的数量还是相当困难的。现在估测地球大小系外行星占比的主流方法是，根据观测得到的距母恒星更近且体积更大的系外行星（因为这种系外行星更容易观测到）占比外推。相关研究的主要依据就是开普勒空间望远镜的观测结果。这架望远镜系统性跟踪观测了10多万颗恒星。这些恒星都位于天空中的很小一片区域，因此，上述关于地球大小系外行星占比的研究都默认了一个前提：这部分天区的情况可以代表整个银河系。由于我们的估算只能是粗略的，这个假设暂时也算是合理。

数支研究团队在分析开普勒空间望远镜的数据后公布了结果。平均而言，他们发现30%的恒星拥有至少一颗大小与地球类似且位于宜居带中的行星。最悲观的研究结果则为9%，也即不到十分之一；最乐观的研究结果则表明，几乎所有恒星都拥有至少一颗大小与地球类似且位于宜居带中的行星，甚至可能同时拥有数颗。

乍一看，这个比例范围似乎十分巨大，但我们不妨回过头看看：要知道，就在20年前，我们还对这个数值一无所知。“宇宙中是否存在其他与类似地球的行星？”这个问题人类已经问了几千年了，而现在我们终于能够根据实际观测结果给出答案，这已经是巨大的进步了。在开普勒空间望远镜升空之前，我们压根不知道拥有符合条件的系外行星的恒星占比是多少，不知道是二分之一，十分之一还是百分之一。而现在，我们基本可以确定与地球尺寸类似且位于宜居带中的系外行星至少并不罕见：即便按最悲观的估计，差不多每10颗恒星就拥有一颗这样的行星。

现在，我们就来估算银河系中与地球大小类似且位于宜居带中的行星数量。为此，我们就取上述多支团队研究结果的平均值30%，也即大约三分之一的恒星符合条件。银河系拥有大约3 000亿颗恒星，那么就有大约900亿颗符合条件的行星。这个数字相当庞大，所以我们很容易想到其中怎么也至少有一颗和地球一模一样。

还有一个非常重要的问题：其他星球与我们之间的距离是难以想象的。我们的邻居火星与我们之间的平均距离大约是2.25亿千米。想象一下，一组宇航员乘坐类似美国宇航局新视野号探测器那样的航天器作星际旅行——新视野号是人类最快的航天器之一，于2015年飞越冥王星，最高速度约为每小时5.8万千米——那也至少需要162天才能到达火星。在太阳系之外，最近的恒星是比邻星，距离我们40万亿千米。如果还是乘坐上述航天器，我们的宇航员团队需要79 000年才能到达可能存在于最近恒星周围的行星。

尽管困难重重，但我们还是先乐观地畅想一下人类真的找到了与地球一模一样的双胞胎行星，并且未来的某种先进航天技术真的可以把我们送上那个全新的天堂。于是，我们怀着无比热切的心情，迫不及待地登上火箭，但着陆后很快就感到惴惴不安。陆地在哪里？为什么海洋是绿色而不是蓝色的？为什么天空是橙色的，而且有厚厚的雾霾？为什么我们的仪器探测不到大气中的氧气？这颗行星不是地球的完美双胞胎吗？

事实是，这颗行星的确是地球的完美双胞胎，只是它的演化阶段仅仅相当于地球的太古宙——也就是生命首次在地球出现的历史时期。这颗新行星当然是宜居的：生命漂浮在富含铁的绿色海洋中，他们呼出的甲烷使天空呈现出令地球人不安的朦胧橙色。这颗行星确实宜居——只是不适合地球人生活。它有一个繁荣的生物圈，孕育了大量生命，但这些生命与我们完全不同。事实上，在地球历史的90%左右时段里，我们都无法在地球上生存：我们赖以生存的富氧大气，是地球最近才出现的特征。

地球历史的最早阶段，叫作冥古宙，始于地球诞生之初。冥古宙一词起源于希腊语，意为“地狱”，因为地球当时温度极高，环境条件极为恶劣，到处是熔岩海洋，大气也由蒸发的岩石蒸汽构成，宛如炼狱。冥古宙之后是太古宙，开始于40亿年前，也就是地球生命萌芽的时候。然而，正如我们刚才看到的，太古宙时期的地球还算不上人类的家园。人类最早的祖先赖以生存的那个世界会在瞬间杀死我们。太古宙之后是始于25亿年前的元古宙。元古宙时期，地球终于有了陆地，有了我们熟悉的蓝色海洋和天空。更重要的是，氧气终于开始在大气中积聚。但我们也不要太兴奋：当时的氧气含量还不到如今的10%。那时的空气仍然不适合我们呼吸。同样是在元古宙时期，地球还经历了叫作“雪球地球”的全球冰川作用事件——冰雪覆盖了从两极到赤道的所有区域，而且时间长达数百万年。因此，地球处于全面冰冻状态的时间比我们人类存在的时间还要长。

目前，地球处于地质时代中的显生宙时期。显生宙起始于大约5.41亿年前的寒武纪生命大爆发——那是一段地球生命形式快速增长的时期。包括第一批陆地植物、恐龙和第一批开花植物在内的诸多生命都出现在显生宙时期。也只有在这个时期，地球大气才是人类真正可以呼吸的。显生宙的另一大特点是出现了多次大规模生物灭绝事件——多达90%的物种在很短时间内消失了。目前认为，大规模生物灭绝事件的主要原因是大型小行星撞击地球以及彼时地球火山作用、化学作用和气候变化的综合效应。从地球的角度来看，导致生物大灭绝的这种环境变化并不算太剧烈。然而，对于当时的地球生命来说，这样的变化足以粉碎它们的世界，导致它们彻底灭绝。

回顾地球漫长的历史，我们发现，在从地球诞生到现在的大部分时间里，人类都无法在这颗星球上生活。从解剖学角度来看，现代人类出现在不到40万年前，也就是说，人类在地球上生活的时间还不到整个地球历史的0.01%。地球之所以现在适宜人类生存，原因只有一个：地球庞大而多样的生物圈在数亿年的历史长河中，与这颗星球一同演化，并将后者塑造成我们如今知道的样子。人类能否继续生存，取决于地球能否继续保持目前的状态，规避任何可能导致严重后果的环境变化。人类这种生命形式非常复杂，人类的生存需要各种各样的资源，比如：我们的食物和呼吸的空气都完全依赖于其他生物。一旦地球生态系统崩溃，人类的生命维持系统也必将随之崩溃。在另一个星球上复制地球提供给我们的一切，且不论理论上是否可行，至少在人类寿命的时间尺度上完全无法实现。

有些观点认为，为了确保人类的未来，我们需要殖民其他星球。50亿年后，我们的太阳——目前正值中年——将成为一颗红巨星，体积不断膨胀，最终甚至可能吞没地球。实际上，10亿年后，太阳的温度就会逐渐升高。按目前的估算，届时太阳将把地球所有海洋全部煮沸。虽然这听起来确实令人担忧，但10亿年相当漫长。10亿年前，地球上的陆地还是罗迪尼亚超大陆，生命主要还是单细胞生物和小型多细胞生物，如今稀松平常的动植物那时连影都没有。考古证据显示，智人最早出现于31.5万年前。一直到1.2万年前，所有人类都以狩猎、采集为生。

工业革命发生在不到500年前。从那之后，人类燃烧化石燃料的行为迅速改变了地球气候，全球生态系统受到破坏，人类的生命安全遭受威胁。如果不迅速采取行动，人类行为造成的气候变化预计将在50年内产生毁灭性全球后果。这是人类必须重视的迫在眉睫的危机。如果我们连保护与我们一同演化的行星都做不到，又如何奢望在另一个星球上复制这种演化过程呢？如今的人类文明与5 000年前天差地别，谁知道10亿年后的人类社会是什么样子？因此，现在就担心一个在10亿年后才需要解决的问题简直荒谬，回到过去让古埃及人发明互联网说不定都比这样的杞人忧天更有现实意义。另外，在太空殖民一事上，许多人的态度其实与我们现在面临气候危机时的表现并没有什么不同，他们的根本原则只是剥削外部环境，这点无疑令人担忧。

地球是我们了解并热爱的家园，并不只是因为这颗行星大小适中、气候温和。不，我们之所以称这颗星球为家，是因为它与地球生命已经相互依存了10亿年之久。塑造人类的并不只是一个个基因片段，还有绚烂多彩的人类文化和纷繁复杂的人际关系。类似地，地球之所以成为地球，并不只是因为它是漂浮于太阳系中的一个大石块，更是因为在这个大石块上诞生并繁荣滋长的诸多生命。随着时间的推移，各类生命已经极大改变了地球的面貌，使其具备了适宜人类生活、发展的条件。这种关系是双向的：地球塑造了生命，而生命也塑造了地球。今天的地球就是我们的生命维持系统，没有它，我们就无法生存。

虽然地球是目前我们知道的唯一一个拥有生命的星球，但现在人类掌握的技术已经足以在其他星球上发现生命的蛛丝马迹。在未来的几十年里，我们或许能找到那个古老问题的答案：地球生命是宇宙中唯一存在的生物吗？一旦找到外星生命存在的证据，人类在宇宙中的地位就很可能受到动摇。不过，发现外星生命并不意味着我们找到了可以移民的星球。地球生命与地球一起进化了几十亿年，形成了深厚而独特的关系，造就了我们今天看到的一切。类似地，任何遥远星球上的外星生命也都会与自己的星球产生同样深厚而独特的联系。我们不能指望突然闯入他们的派对后，还能受到热烈欢迎。

地球气候变暖带来了许多挑战。但与移民、改造火星（或是其他任何星球）相比，解决气候问题无疑还是要容易得多。科学家研究火星和其他行星，是为了更好地了解地球和地球生命是如何形成和演化的，以及它们是如何塑造彼此的。我们将目光投向地球之外的世界，是为了更好地了解自己。我们并不是为了解决生存问题而探索宇宙：地球是我们在宇宙中唯一的家园。根本就没有行星B。

资料来源 Aeon