本文發表於《大眾科學》的前部落格網路，僅反映作者的觀點，不一定反映《大眾科學》的觀點
對於系外行星來說，今年是壯觀的一年。新的發現和新的見解真正將通往其他世界的大門推得更遠。
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在過去的 12 個月中，我們獲得了關於其他恆星周圍行星的驚人數量及其多樣性的越來越好的統計資料。我們似乎最終也獲得了證據，證明我們鄰近的恆星半人馬座阿爾法星 B 確實擁有至少一個世界。 按照任何標準衡量，這都是一次巨大的收穫。
但我仍然對許多科學公告中（包括我慚愧地說我自己的公告）似乎充斥的關於“宜居”世界和“類地行星”的說法感到困擾。為了紀念我們圍繞太陽執行大約第 4,500,000,000 圈的結束，我想嘗試澄清事實，因為我認為我們有更多值得期待的，而不僅僅是找到“另一個地球”。
首先，當新聞稿宣告可能已經發現了一個'宜居'世界時，真相要複雜得多。天文學家和天體生物學家傾向於使用術語宜居作為行星表面存在液態水的簡寫，這意味著溫度範圍在水的冰點和沸點之間。但這還需要足夠高的表面大氣壓，以使水以液態形式存在而不會沸騰成蒸汽，並且大氣層將改變輻射進出表面的傳遞——通常透過溫室效應的方式。
而這僅僅是個開始。按照這個簡單的標準，即使是地球也只是部分宜居的——一年中大約 85% 的面積仍然適合液態水存在（我的同事Dave Spiegel、Kristen Menou 和我幾年前重申了這一事實）。因此，嚴格來說，“宜居”包括一系列我們認為非常惡劣的環境，包括高壓、高溫氣候以及具有稀薄大氣層的亞北極類別。
2012 年新宣佈的宜居，甚至潛在宜居系外行星的問題在於，不僅我們目前完全沒有關於是否存在水或大氣層的資訊，而且我們對它們的地質物理歷史或現狀也完全不瞭解（除了有根據的猜測）。 地球物理學是這裡不可告人的小秘密。在地球上，地球表面環境長期（指數百萬年）保持在接近“宜居”狀態是地球物理迴圈再生的直接結果，即所謂的碳酸鹽-矽酸鹽迴圈。或者更粗略地說，沒有火山活動或構造活動，你就不會有溫和的氣候。
這並不意味著它們中的一些不會達到最佳狀態，但現在就這麼說還為時過早。
這就引出了另一點，即隨意使用“類地”這個短語。 說出這個詞可以喚起各種各樣的景象。它可能會讓我們想到海洋、沙灘、山脈、沙漠、森林、蓬鬆的雲朵、蓬鬆的小兔子、溫暖的夏天、下雪的冬天、當地的酒吧，或者當地集市熱鬧非凡的喧囂。
但這通常與科學家所附加的含義相去甚遠。它可能僅僅表示一顆具有岩石表面的行星，而不是一個具有厚厚氣體外殼的世界。它可能意味著一個質量和密度與地球大致相同的世界。它可能意味著一顆行星圍繞著像太陽一樣的恆星執行。或者它可能僅僅意味著我們厭倦了說諸如“一個質量為地球兩倍的物體，在一個接近圓形軌道上繞一顆大約 40 億年前的主序星執行，該主序星的質量與太陽相似”之類的話。
雖然在某種程度上這純粹與語義有關，但我認為考慮一下這一點很重要。我認為當我們說“類地”時，我們真正指的是一顆行星與地球等效。也就是說，雖然這顆行星對人類感官來說可能完全陌生，但它仍然與地球的許多相同的物理和化學特徵相匹配。這有點像在機場租車，你預訂了敞篷紅色跑車，卻被告知他們已經沒車了，但你可以擁有一輛“等效”的汽車。它將有四個輪子、一個發動機，是的，如果你願意，你可以把車窗全部搖下來。
這至關重要，因為我們在 2012 年從系外行星中學到的一件事是，它們非常多樣化，並且我們的太陽系的配置和內容在某種程度上（只是在某種程度上）是不尋常的。例如，我們的行星姐妹都不屬於可能是數量最多的世界類別——質量介於地球和海王星之間的天體。那裡有大量的這類天體，但這裡卻沒有。
我們的系統也相對分散，越來越明顯的是，宇宙喜歡構建由眾多行星組成的緊湊軌道結構，這些行星的軌道週期為幾天到幾周。同樣明顯的是，大多數行星系統可能都經歷了一個比我們的系統更劇烈的動力學重排或動力學“冷卻”時期——在主要行星的高度橢圓軌道中留下了明顯的特徵。
這只是冰山一角。雖然我們還不瞭解系外行星的元素和化學成分，但我們確實看到了原行星環境的內容和條件的多樣性。我們還懷疑，通往任何單個世界的道路都包含各種各樣的本質上是隨機的事件——行星的形成過程是高度隨機的。
從表面上看，這似乎有點令人沮喪。畢竟，找到一顆“類地”行星通常被描述為系外行星科學的聖盃，是宇宙中另一個可能孕育生命的地方。但如果所有世界都是獨一無二的，那麼可能沒有其他地方像地球一樣，如果一套微妙的條件對於生命至關重要，這將給這些前景潑冷水。
然而，宇宙的化學成分似乎確實與我們從中誕生的化學成分完全相同。用碳製成的分子無處不在，無論是在稀疏的星際介質中，還是在正在形成的原始恆星系統的增厚雲層中，有機化學都佔據主導地位。
它也滲透到我們太陽系的古老物質中，我們在碳質球粒隕石和彗星成分中看到了這些古老物質的儲存。地球上的生命不僅在 35 億到 40 億年前迅速開始，而且似乎迅速演變成一個相互關聯的全球化學網路，該網路穩健地儲存了新陳代謝和生存的重要基因藍圖——核心行星基因組。
雖然我們確實還不知道實際答案，但我個人對這一切的看法如下。可能沒有“類地”行星存在，但幾乎肯定存在與地球等效的世界——外星世界，但仍然適合生命存在。
只有對我們透過宇宙和地球生物化學的元素和化學成分所看到的一切進行最牽強和勉強的解釋，才會表明地球上發生的事情是“特殊的”。碳化學支配一切，而 40 億年前的地球與今天的地球一樣陌生，但生命卻迅速開始了。這種情況也會在其他地方發生。
因此，我們不一定需要對其他類地行星屏住呼吸，但我們應該期待各種各樣等效的地方。我個人迫不及待地想知道複雜的分子進化在那些其他世界是如何展開的。