本文發表於《大眾科學》的前部落格網路，反映了作者的觀點，不一定代表《大眾科學》的觀點
大多數行星科學家會告訴你，他們研究的物件比宇宙中幾乎任何其他事物都更復雜，更難分類。這一斷言令人驚訝且有趣，天文學家正逐漸意識到這一點。過去 400 年的望遠鏡探索主要關注恆星分類，將天體歸入各自的展示櫃。儘管我們銀河系擁有 2000 億顆恆星的輝煌財富，但其基本屬性背後的物理學 非常統一，大多數都可以用幾個引數輕鬆描述——質量、年齡、元素丰度。個體可能正經歷特別糟糕的千年，被斑點覆蓋，將磁場扭曲成結，並丟擲耀斑，但它們在宇宙動物園中的整體位置可以很好地定義。
行星並非如此，尤其是那些可能適合以可識別形式孕育生命的小型行星。質量、年齡和組成只是重要特徵長列表的開始。它離其母星的軌道有多遠？它繞著哪種型別的恆星執行？軌道是橢圓形的嗎？行星是否有大氣層？如果有，其成分是什麼？是否存在軸向傾斜？系統中是否存在其他行星，施加它們的引力並迫使軌道隨時間變化？是否存在引力潮汐在起作用，彎曲和塑造行星？是否存在火山活動或構造活動？一個世界的內部是如何分層的？是否存在包裹世界的全球磁場？行星是如何形成的？它是否有地表水？行星在其幼年時期是否受到豐富的有機化學物質的沖刷？它是否有衛星？如果有，這些衛星上的條件如何？它們多久會被小行星和彗星撞擊一次？
這令人頭痛。我們已經可以猜到，大自然在構建多樣化的行星方面比我們更有創造力。這提出了一個非常實際的問題。任何現在或未來、真實的或想象的，天文儀器都受到時間限制的束縛。太空天文臺由於冷卻劑和推進劑等消耗品而壽命有限，更不用說預算了。陸基裝置則與天氣和磨損競爭。所以問題是：我們作為一個文明，已經到了可以認真尋找可能孕育生命的行星，並可能遠端收集生命證據的地步，但是我們如何選擇將寶貴的時間花在哪個系外行星動物園成員身上？
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在嘗試準確回答這個問題方面已經做了大量工作。它通常歸結為試圖平衡尋找我們可能識別的東西（地球的真實類似物）的需求與大自然在我們恆星附近實際提供的。例如，所有恆星中有 75% 的質量不到太陽的一半。我們附近的大多數表親都是這些昏暗、發紅且壽命很長的天體。這些系統中的地球大小的行星可能必須非常靠近其母星執行才能保持溫和的地表氣候，而這一要求帶來許多新問題。潮汐可能會將這些世界鎖定為擁有永久的晝夜側，而恆星耀斑在這些距離上可能很嚴重，會剝離行星大氣層並輻照地表。最重要的是，這些行星上的條件可能令人愉快，也可能不愉快，而這種不確定性會影響發現生命跡象的機率。
從表面上看，這表明我們可能會經歷一段漫長而艱難的科學之旅。然而，事實是，我們強烈渴望知道地球之外是否存在任何生命。是否有辦法放棄某些東西來換取對那個普遍問題的答案？我認為未來可能有一種方法，而這正是行星可能的多樣性提供的線索。
也許，僅僅是也許，我們應該抵制在少數幾個危險地預先選定的世界中衝向終點的衝動，而是著眼於大局。假設生物圈散佈在許多系統中，也許是由與我們自己相同型別的微生物機制驅動的。這些世界之間的條件可能會有很大差異，但生物圈仍然存在。這些行星上的環境可能會以與它們無菌的同等物略有不同的平衡狀態存在——透過大氣成分、反射率和溫度來觀察。沒有哪個世界可能真正呈現出足夠確鑿的證據讓我們說“那裡有生命”，但是將所有這些行星的資料放在一起，這種特徵可能會被檢測到。統計資料是奇妙的，如果說有點挑剔的話。它們讓我們看穿迷霧，看到我們原本永遠找不到的東西。假設我們積累了關於不是少數行星，而是數百甚至數千個行星的粗略的、基本的的資料。對一顆行星的任何單一觀測都不能告訴我們它是否充滿了生命，但行星動物園不同部分的累積權重至少可以告訴我們其中一些行星上是否有生命。透過放棄我們尋找單個生命例項的願望，我們就能回答這個全球性問題。
關於作者
Caleb Scharf 目前是哥倫比亞大學多學科天體生物學中心的主任。他曾在觀測宇宙學、X 射線天文學以及最近的系外行星科學領域工作。他還是本科教材《系外行星和天體生物學》（大學科學出版社）和部落格“無界的生命”的作者。
圖片來源：NASA/JPL-Caltech/R. Hurt (SSC-Caltech)
[所表達的觀點是作者的觀點，不一定代表《大眾科學》的觀點。]