大消息后的追問：中國(guó)為何要尋找第二顆地球？

2025 年 11 月 24 日，中國(guó)科學(xué)院國(guó)家空間科學(xué)中心發(fā)布的一則大消息刷屏全網(wǎng)，官方消息透露：

在“十五五”期間，將會(huì)有 4 組衛(wèi)星上天。分別是：

• 去月球背面觀察宇宙第一縷曙光的鴻蒙計(jì)劃；
• 繞行太陽(yáng)極區(qū)直視磁場(chǎng)終極秘密的夸父二號(hào)；
• 觀測(cè)黑洞和中子星這些“極端禁區(qū)”的空間天文臺(tái)eXTP；
• 以及最吸引眼球的系外地球巡天衛(wèi)星計(jì)劃。

中國(guó)“十五五”將實(shí)施太空探源科學(xué)衛(wèi)星計(jì)劃 包括尋找“地球2.0”

前三個(gè)計(jì)劃都比較好理解，因?yàn)橛钪嫫鹪础⑻?yáng)磁場(chǎng)和黑洞中子星，這些都是眾所周知的天文學(xué)里的大問題。

但是第四個(gè)計(jì)劃就有點(diǎn)讓人摸不著頭腦了。它的使命非常浪漫，被稱為是“為人類尋找新家”的先遣隊(duì)。這個(gè)計(jì)劃專門尋找和地球差不多大小、處在宜居帶的“地球 2.0”。

但是，以人類現(xiàn)在的航天水平，給人類找個(gè)新家真的有意義嗎？

這就好比有個(gè)開發(fā)商說(shuō)，現(xiàn)在月球背面建了一個(gè)新小區(qū)，價(jià)格便宜面積大，抬頭就能看星空，你買房子之前是不是得問問去月球背面有沒有班車？否則去不了也是白搭。

月球上建小區(qū)模擬圖。圖源：AI生成

如果你也有同樣的想法，那么恭喜你，在探索第二地球這件事情上，你已經(jīng)站在了這場(chǎng)深度思考的起點(diǎn)上。

從故事到規(guī)律

我們必須承認(rèn)，尋找第二地球這件事，絕對(duì)不是為了移民，那些距離地球幾十光年到上千光年不等。我們現(xiàn)在連 30 萬(wàn)公里外的月球基地還沒搞定，那就更別提移民到系外行星的事兒了。

科學(xué)家們?cè)谝獾模潜取罢铱梢蕴娲厍虻男录摇备羁獭⒏举|(zhì)的東西。它關(guān)系到人類最根本、最終極的大問題：

生命在宇宙中的出現(xiàn)，到底是“宇宙規(guī)律的必然結(jié)果”，還是一次“極端偶然”？

這是關(guān)于宇宙本質(zhì)的分界線。而最終的答案也只有兩種可能：要么生命是宇宙規(guī)律的一部分，宇宙到處都能生生命。要么生命是極端偶然事件，外星人之類的敘事將會(huì)被永久性證偽。

看到這里，我估計(jì)你想問，地球不就是生命移居星球嗎？我們研究地球本身難道不行嗎？為什么非要跑到那么遠(yuǎn)去研究生命？

問得好！關(guān)鍵就在于，一個(gè)樣本，永遠(yuǎn)無(wú)法推斷出規(guī)律。

地球只是一個(gè)孤立的樣本。你研究它一百年，只能寫一本關(guān)于“地球生命的故事”。你無(wú)法用地球這一個(gè)“點(diǎn)”，去回答“生命是不是宇宙中的普遍現(xiàn)象？”這個(gè)大問題。

系外地球巡天衛(wèi)星計(jì)劃，就是要通過(guò)一個(gè)系統(tǒng)工程，把我們目前有條件探測(cè)到的所有第二地球全都找出來(lái)，建立一個(gè)樣本豐富的對(duì)照組。

凌日系外行星巡天衛(wèi)星（TESS）是由麻省理工學(xué)院領(lǐng)導(dǎo)的美國(guó)宇航局

只有找到可比的行星，我們才能做觀測(cè)與統(tǒng)計(jì)。然后我們才能比較，那些行星上發(fā)生了什么？是否同樣有液態(tài)水？是否存在與地球類似的大氣結(jié)構(gòu)？是否形成了生命跡象？

比較，才能產(chǎn)生規(guī)律。

尋找第二地球的真正意義是，把生命研究從“地球故事”變成“宇宙規(guī)律”。這比發(fā)現(xiàn)生命本身，還要深刻得多。

從規(guī)律到理論

僅僅為了找規(guī)律還不夠，尋找大量類地行星，能迫使我們建立“行星形成的統(tǒng)一理論”。

我們現(xiàn)在對(duì)行星的理解，還局限于碎片化的知識(shí)。你以為人類的探測(cè)器早就造訪了太陽(yáng)系里的八大行星，應(yīng)該對(duì)行星相當(dāng)了解。你太樂觀了。我們甚至回答不了，為什么有的行星有大氣？為什么有的行星沒磁場(chǎng)？

旅行者2號(hào)穿越太陽(yáng)系的軌跡

為什么只有地球有生命？這是所有問題中最復(fù)雜的一個(gè)，同時(shí)也可能是解開所有謎題的一把鑰匙。

尋找大量類地行星，會(huì)帶來(lái)行星統(tǒng)計(jì)規(guī)律，比如宜居帶行星的比例、類地行星的常見性、行星結(jié)構(gòu)和恒星類型的關(guān)系等等。這會(huì)讓“行星科學(xué)”從經(jīng)驗(yàn)科學(xué)進(jìn)入定律階段。

同時(shí)，這也直接推動(dòng)了天體物理學(xué)、行星動(dòng)力學(xué)、大氣演化模型等一系列基礎(chǔ)學(xué)科的發(fā)展。一句話概括，所謂“第二地球”的發(fā)現(xiàn)，只不過(guò)是這個(gè)探索過(guò)程中的階段性成果而已。科學(xué)家不是想給咱們找個(gè)新家，而是為了建立關(guān)于行星宇宙的規(guī)律的大框架。

除了科學(xué)意義，尋找第二地球還有巨大的現(xiàn)實(shí)意義。這個(gè)大科學(xué)項(xiàng)目，將會(huì)是一臺(tái)巨大的科技加速器。

為了能夠發(fā)現(xiàn)遙遠(yuǎn)的類地行星，人類被迫要去攻克一大堆的極限問題。

比如說(shuō)，為了能讓望遠(yuǎn)鏡在太空中保持不可思議的穩(wěn)定水平，我們要攻克皮米級(jí)光學(xué)穩(wěn)定技術(shù)。皮米是萬(wàn)億分之一米。實(shí)現(xiàn)皮米級(jí)別的光學(xué)穩(wěn)定，背后又是一大堆的高精尖技術(shù)。

別的不細(xì)說(shuō)，就說(shuō)大家都知道的光刻機(jī)來(lái)說(shuō)，光刻機(jī)的工件臺(tái)和鏡頭系統(tǒng)的校準(zhǔn)，就非常需要這項(xiàng)技術(shù)。這可以助力 7 納米以下先進(jìn)制程中因?yàn)榫炔蛔阍斐傻牧计仿氏陆祮栴}。

光刻技術(shù)

還有極限弱信號(hào)探測(cè)技術(shù)，能讓望遠(yuǎn)鏡捕捉到來(lái)自幾百光年外，恒星旁邊一顆小小的行星反射出來(lái)的微弱光線。

還有干涉陣列技術(shù)、超高靈敏光譜學(xué)技術(shù)等，簡(jiǎn)直數(shù)不勝數(shù)。每一個(gè)突破都能帶動(dòng)多個(gè)民用產(chǎn)業(yè)鏈的跨越式大發(fā)展。

這些技術(shù)不是碰巧可以民用，而是必然會(huì)溢出到我們的通信技術(shù)、生物醫(yī)療、精密制造、材料科學(xué)、高端測(cè)量等領(lǐng)域。將來(lái)，必然又有一大堆的工業(yè)皇冠上的明珠，變成你購(gòu)物車?yán)锏钠胀ㄉ唐贰?/strong>就算你根本不關(guān)注什么第二地球，也絕對(duì)把價(jià)值感全部拉滿。

就像天文學(xué)逼出了晶體管、GPS、WiFi 一樣，尋找第二地球，表面上是天文，但底層推動(dòng)的是整個(gè)國(guó)家的技術(shù)工業(yè)體系躍遷。

不過(guò)，很多網(wǎng)友質(zhì)疑，拉動(dòng)民用科技躍遷，這是所有航天項(xiàng)目都在做的事情啊，這不等同于非要探索第二地球啊，再說(shuō)了，火星和金星這樣的類地行星，比起那些幾十幾百光年外的第二地球，算是近在眼前了吧，為什么不研究它們呢？

這是一個(gè)非常好的問題。從廣義上講，火星和金星還真的算得上是類地行星，而且它們的位置，也算處在“泛宜居帶”當(dāng)中。不過(guò)，它們當(dāng)不了第二地球的樣本。

科學(xué)上定義“第二地球”，是看它是否滿足生命出現(xiàn)的最低物理?xiàng)l件集合，例如長(zhǎng)期存在的液態(tài)水、穩(wěn)定大氣層、適宜溫度、磁場(chǎng)保護(hù)和適度能量輸入。

火星和金星都有價(jià)值，但它們都偏離了生命窗口。

地球、金星、火星

火星是一個(gè)“失去磁場(chǎng)和大氣的衰亡實(shí)驗(yàn)”。金星是一個(gè)“失控溫室實(shí)驗(yàn)”。

火星和金星都是典型的失敗樣本。它們都給出了自己失敗的理由。但是，失敗的類地行星各有各的失敗，但成功的地球是否有規(guī)律？生命的出現(xiàn)是否存在普遍規(guī)律？很遺憾，它們無(wú)法回答。

換句話說(shuō)，火星和金星是病例，是“病態(tài)樣本”，而不是健康的生命星球的“可比樣本”。如果你研究人類健康，看到兩個(gè)極端死亡的病例，顯然是無(wú)法推導(dǎo)出正常人的規(guī)律的。

規(guī)律不靠細(xì)節(jié)，靠統(tǒng)計(jì)

我估計(jì)你想問，地球就在我們腳底下，我們還都沒研究明白呢。第二地球距離幾十甚至幾百光年，信號(hào)那么微弱，我們能獲取的信息真的有用嗎？

哎，這就要談到系外地球巡天計(jì)劃的核心邏輯了：研究規(guī)律不需要細(xì)節(jié)，我們靠的是統(tǒng)計(jì)。

我們根本不需要知道第二地球上有沒有螞蟻，也不需要知道它的表面上覆蓋著的是土壤還是巖石。我們只需要獲取幾個(gè)關(guān)鍵數(shù)據(jù)：半徑、質(zhì)量、軌道位置、溫度，以及最關(guān)鍵的大氣光譜成分。

銀河系其他地方可能存在巖質(zhì)行星的藝術(shù)圖，這些行星或許適宜居住

只要獲取到這些數(shù)據(jù)，科學(xué)家就能完成三件決定性的大事：

第一，統(tǒng)計(jì)宜居行星出現(xiàn)的比例。如果在一百萬(wàn)顆恒星中找到一萬(wàn)顆哪怕一千顆類地行星，我們就知道生命很可能就是宇宙的大規(guī)律。我們就能知道，宇宙到底是“黑暗森林”還是“空曠孤獨(dú)”。這不需要看見生命，這是概率定律。

第二，建立行星演化模型。我們可以推測(cè)哪類恒星最容易產(chǎn)生類地行星、宜居帶寬度有多大，這些都能從微弱數(shù)據(jù)中推出來(lái)。

第三，驗(yàn)證生命前提條件。我們可以尋找大氣中水的光譜線，尋找氧氣和甲烷共存的信號(hào)。水的光譜告訴我們類地行星的溫度信息，因?yàn)樵谧匀粭l件下，氧氣和甲烷會(huì)迅速反應(yīng)抵消。一旦觀測(cè)到它們大量共存，就意味著有某種強(qiáng)大的外力在源源不斷地制造它們，這個(gè)外力極可能就是生命。

你看，我們根本不需要看到生命，只需要看到非正常的化學(xué)組成。

所以，“信號(hào)弱”不等于“信息少”。哪怕一條光譜線，也可能改寫我們的宇宙觀。

反饋機(jī)制才是本質(zhì)

在解決了所有技術(shù)和邏輯上的疑慮后，我們就能觸及問題的本質(zhì)了。

科學(xué)家們真正想要知道的核心問題其實(shí)是：一個(gè)星球維持穩(wěn)定的生命條件，到底是正反饋還是負(fù)反饋？我們?cè)噲D通過(guò)探索大量樣本的方式揭開這個(gè)謎題。

地球是一個(gè)“負(fù)反饋主導(dǎo)”的系統(tǒng)。用大白話來(lái)講，負(fù)反饋就是偏離越大，系統(tǒng)越努力拉回來(lái)。看看地球上神奇的負(fù)反饋機(jī)制：

• 地球擁有碳酸鹽-硅酸鹽循環(huán)，能通過(guò)風(fēng)化作用自動(dòng)降溫。
• 地球上有水循環(huán)，水蒸發(fā)后會(huì)導(dǎo)致天空中云量增加反射陽(yáng)光，自動(dòng)降溫。
• 地球上的板塊構(gòu)造維持著長(zhǎng)期的大氣穩(wěn)定。
• 地球被毀滅性災(zāi)難擊中了無(wú)數(shù)次，但總能回到“適宜生命”的軌道上來(lái)。

約6600萬(wàn)年前，一顆巨型小行星撞擊地球，引發(fā)了全球性災(zāi)難，最終

相反，火星和金星上上演的，是正反饋的環(huán)境崩壞。正反饋的特點(diǎn)是：偏離越大，系統(tǒng)越失控。

火星是磁場(chǎng)消失導(dǎo)致大氣剝離，溫度進(jìn)一步下降，走向永久荒蕪。

金星是失控溫室效應(yīng)（Runaway Greenhouse），一旦觸發(fā)，就永不回頭，最終把金星化為高溫?zé)挭z。

火星金星給我們的是自暴自棄的失敗故事。

而尋找更多的第二地球，能給我們帶來(lái)揭示正反饋和負(fù)反饋機(jī)制的答案。

最炸裂的推論

了解了正反饋和負(fù)反饋之后，就要準(zhǔn)備好面對(duì)一個(gè)更深、更炸裂的推論了。

有沒有可能，生命本身就是負(fù)反饋機(jī)制的一部分？

這是一個(gè)非常顛覆的思路。它將把研究從行星科學(xué)，推進(jìn)到“生命參與調(diào)控行星的物理學(xué)”的新領(lǐng)域。

事實(shí)上，地球的早期確實(shí)更像一個(gè)正反饋系統(tǒng)，與火星和金星一樣，地球的早期雖然產(chǎn)生了生命，但差點(diǎn)兒就徹底完蛋了。

它有高溫水蒸氣回路和甲烷主導(dǎo)的大氣，這條路線類似金星的開局。當(dāng)時(shí)的地球，并沒有有效的負(fù)反饋機(jī)制，而是處在隨時(shí)崩潰的懸崖邊。

是藍(lán)細(xì)菌的出現(xiàn)，讓地球呈現(xiàn)出負(fù)反饋的跡象。在大氧化事件中，生命徹底改變了氣候的動(dòng)力學(xué)方向：藍(lán)細(xì)菌吸收二氧化碳，產(chǎn)生氧氣，氧氣氧化了甲烷，降低了強(qiáng)溫室效應(yīng)。

顯微鏡頭下的藍(lán)細(xì)菌

氧氣形成了臭氧層，穩(wěn)定了表面能量輸送，防止能量擾動(dòng)被放大。而藍(lán)細(xì)菌的數(shù)量會(huì)隨著二氧化碳水平的升高而增加，隨著二氧化碳水平的降低而減少，兩者維持著動(dòng)態(tài)微妙的平衡。

就算是在冰雪覆蓋的雪球地球時(shí)期，光合作用的降低，二氧化碳的升高，最終還是融化了冰雪覆蓋的地球，讓地球重新煥發(fā)了生機(jī)。

所以，也許地球不是天然就擁有維持宜居的負(fù)反饋機(jī)制，而是生命成為了負(fù)反饋的重要一環(huán)。某種意義上來(lái)講，人類能主動(dòng)自我約束，減少碳排放，保護(hù)環(huán)境，也是生物參與環(huán)境糾偏的重要一環(huán)。

保護(hù)地球生態(tài)系統(tǒng)。圖源：Depositphotos 商業(yè)授權(quán)

不過(guò)，雖然這些解釋邏輯自洽，但還稱不上扎實(shí)。還是那個(gè)老問題，我們想要建立規(guī)律，就需要更多的樣本。未來(lái)，系外地球巡天計(jì)劃會(huì)通過(guò)光譜統(tǒng)計(jì)來(lái)驗(yàn)證這個(gè)推斷。

科學(xué)家會(huì)統(tǒng)計(jì)不同行星的大氣成分光譜線，判斷它們處于哪個(gè)演化階段。如果發(fā)現(xiàn)大量行星停在“生命前的大氣結(jié)構(gòu)（A 類信號(hào)）”階段，生命難以逆轉(zhuǎn)正反饋，那么地球的存在，就很可能是個(gè)由生命深度參與的罕見例外。

如果許多行星都能進(jìn)入“成熟的負(fù)反饋行星（C 類信號(hào)）”階段，那么地球就并不特殊，生命也有可能大量存在。

尋找第二地球，就是尋找證據(jù)來(lái)證明：生命能不能把一顆行星，從正反饋的懸崖，拉向負(fù)反饋的穩(wěn)態(tài)。

我們尋找的不是第二地球，我們尋找的，是所有第二地球存續(xù)的規(guī)律。我們會(huì)弄清，生命到底是宇宙的規(guī)律，還是唯一的奇跡。無(wú)論是哪個(gè)答案，都將改寫人類文明的位置。

這是人類能提出的最硬核的問題之一，也只有宇宙能給我們答案。