2019年諾貝爾物理學(xué)獎(jiǎng)公布后，結(jié)果有些出人意料。這并非說(shuō)三位獲獎(jiǎng)?wù)叩难芯砍晒至坎蛔悖浅霈F(xiàn)了新的獲獎(jiǎng)?lì)I(lǐng)域。

詹姆斯·皮布爾斯（James Peebles）因?yàn)椤霸谖锢碛钪鎸W(xué)中的理論發(fā)現(xiàn)”獲得了一半獎(jiǎng)金，他所從事的宇宙學(xué)研究也是頗受諾貝爾物理學(xué)獎(jiǎng)青睞的領(lǐng)域。讓人沒有想到的是分享另外一半獎(jiǎng)金的兩位獲獎(jiǎng)?wù)撸好仔獱枴ゑR約爾（Michel Mayor）和迪迪?！た_茲（Didier Queloz）。他們的獲獎(jiǎng)理由是“發(fā)現(xiàn)環(huán)繞類日恒星的系外行星”，這是行星科學(xué)研究首次獲得諾貝爾獎(jiǎng)。

時(shí)間回到1992年，波蘭天文學(xué)家阿萊克桑德·沃斯克薩（Aleksander Wolszczan）和加拿大天文學(xué)家戴爾·弗雷爾（Dale Frail）在脈沖星PSR 1257+12周圍發(fā)現(xiàn)了2顆系外行星，這是人類首次發(fā)現(xiàn)系外行星。但是，脈沖星會(huì)發(fā)出強(qiáng)烈的輻射，因此周圍行星的環(huán)境極其惡劣，幾乎不可能存在生命。

到了1995年，兩位諾貝爾獎(jiǎng)獲得者在與太陽(yáng)類似的恒星飛馬座51（51 Pegasi）周圍發(fā)現(xiàn)了1顆行星——飛馬座51b（51 Pegasi b），這是人類發(fā)現(xiàn)的第一顆繞主序星（即與太陽(yáng)相似的恒星）旋轉(zhuǎn)的系外行星。哥白尼的日心說(shuō)使人類認(rèn)識(shí)到地球只是一顆普通的行星，而馬約爾和奎羅茲的發(fā)現(xiàn)說(shuō)明太陽(yáng)系這樣的行星系統(tǒng)在宇宙中并非獨(dú)一無(wú)二。從這個(gè)角度來(lái)看，二人獲獎(jiǎng)實(shí)至名歸。

在大眾媒體中，系外行星也是近幾年來(lái)出鏡率比較高的科學(xué)話題。在媒體的描述中，系外行星研究自然引出了在太陽(yáng)系外是否存在和地球類似的行星的問題，進(jìn)而引出在太陽(yáng)系外是否存在生命甚至智慧生命的問題。

系外行星吸引著公眾的關(guān)注，接連發(fā)現(xiàn)的“超級(jí)地球”“另一個(gè)地球”牽動(dòng)著公眾的神經(jīng)。特別是深諳科學(xué)傳播之道的美國(guó)國(guó)家航空航天局（NASA）幾次在公布系外行星研究進(jìn)展的新聞發(fā)布會(huì)之前“故弄玄虛”，都給人一種這是一個(gè)“大新聞”的感覺。經(jīng)過(guò)科研機(jī)構(gòu)和媒體的合力宣傳，系外行星想不火都難。

平心而論，新聞媒體的報(bào)道既呈現(xiàn)了研究的進(jìn)展，也確實(shí)不時(shí)有渲染夸大之嫌。因此，如果公眾希望比較準(zhǔn)確、系統(tǒng)地了解有關(guān)系外行星的知識(shí)，讀科普書應(yīng)是首選。不過(guò)，據(jù)我所知，國(guó)內(nèi)尚未見到以系外行星為主題的原創(chuàng)科普書。而在國(guó)外的作品中，近期在國(guó)內(nèi)出版的《它們都去哪兒了：系外行星的新世界》（Exoplanets: Diamond Worlds,Super Earths, Pulsar Planets, and the New Search for Life beyond Our Solar System）填補(bǔ)了國(guó)內(nèi)這個(gè)領(lǐng)域的空白。

在進(jìn)入系外行星的主題之前，作者很自然地先是帶領(lǐng)讀者來(lái)了一趟太陽(yáng)系內(nèi)的行星之旅。人類了解的行星，從自古以來(lái)的5顆，到地球“降級(jí)”之后的6顆，再到逐漸發(fā)現(xiàn)至第9顆，又隨著冥王星的降級(jí)而成為目前的“八大行星”。冥王星在2006年降級(jí)，也導(dǎo)致了時(shí)至今日，天文學(xué)界對(duì)“行星”的定義仍莫衷一是，爭(zhēng)論不斷。本書的作者也對(duì)把冥王星降級(jí)為矮行星持反對(duì)態(tài)度。在介紹行星的過(guò)程中，作者也同時(shí)提到了幾顆外太陽(yáng)系巨行星的衛(wèi)星。這些曾被認(rèn)為是一片死寂的地方，近年來(lái)已經(jīng)成為研究的熱點(diǎn)。

雖然地球中心主義、太陽(yáng)中心主義被先后破除，我們似乎也沒什么理由認(rèn)為太陽(yáng)系這樣的行星系統(tǒng)是獨(dú)一無(wú)二的，但受制于觀測(cè)條件和研究方法等因素的限制，系外行星研究其實(shí)曾經(jīng)處于相當(dāng)邊緣的位置。以前曾經(jīng)聽著名華人天文學(xué)家林潮說(shuō)起，20世紀(jì)80年代，在他研究系外行星的時(shí)候，這個(gè)領(lǐng)域完全是一個(gè)冷門，全世界從事相關(guān)研究的科學(xué)家可能屈指可數(shù)。

從20世紀(jì)90年代開始，隨著前述的一系列發(fā)現(xiàn)，系外行星開始走到臺(tái)前。目前的研究熱潮，很大程度上得益于2009年NASA發(fā)射的開普勒太空望遠(yuǎn)鏡，雖然這臺(tái)太空望遠(yuǎn)鏡從立項(xiàng)到運(yùn)行歷經(jīng)波折，但還是出色地完成了預(yù)定任務(wù)，發(fā)現(xiàn)了數(shù)千顆系外行星，其中不乏數(shù)百顆“超級(jí)地球”，前文提到的NASA的發(fā)布會(huì)發(fā)布的也都是開普勒太空望遠(yuǎn)鏡的觀測(cè)結(jié)果。結(jié)合介紹這臺(tái)望遠(yuǎn)鏡的工作原理和實(shí)際觀測(cè)，作者也介紹了搜尋系外行星的主要方法。

開普勒太空望遠(yuǎn)鏡觀測(cè)小塊天區(qū)的藝術(shù)想象圖，圖片來(lái)源NASA

這本書的英文版出版于2017年。2018年，開普勒太空望遠(yuǎn)鏡退役。在此之前，新一代“行星獵手”——凌日系外行星巡天衛(wèi)星（Transiting Exoplanet Survey Satellite，TESS）已經(jīng)發(fā)射升空?！疤z”（TESS）會(huì)接過(guò)接力棒，繼續(xù)承擔(dān)搜索系外行星甚至是宜居行星的重任。

“苔絲”的藝術(shù)想象圖，圖片來(lái)源：NASA

宜居行星最早是指位于宜居帶內(nèi)的行星，而宜居帶是系外行星相關(guān)報(bào)道中的高頻詞匯。科學(xué)家曾經(jīng)認(rèn)為，只有類似地球的行星才適合生命生存，而地球就位于太陽(yáng)系的宜居帶內(nèi)。但隨著研究的不斷深入，他們開始發(fā)現(xiàn)曾經(jīng)的觀點(diǎn)過(guò)于狹隘，宜居帶不一定宜居，而宜居帶之外也并非就是生命的禁區(qū)，很多情況下甚至可能是“綠洲”。

在前5章做好準(zhǔn)備之后，我們到了見證一下真正的系外行星的時(shí)候。毫不夸張地說(shuō)，6到10章對(duì)于幾種系外行星的介紹將會(huì)徹底顛覆我們的認(rèn)知。著名科幻作家劉慈欣說(shuō)過(guò)，科學(xué)比科幻更科幻，這句話放在這里恰如其分。對(duì)科幻作家來(lái)說(shuō)，這幾章的內(nèi)容里很多可以直接拿來(lái)作為作品的場(chǎng)景設(shè)定，比如表面被巨大冰層全部覆蓋的行星，比如表面被巨大海洋全部覆蓋的行星，再比如大部分由碳組成的鉆石星球等。作者在書中也說(shuō)“這會(huì)是多么棒的科幻小說(shuō)題材啊”。在每一種類型的系外行星上，都在發(fā)生著我們覺得不可思議的事情。

在這幾章的最后都會(huì)有一個(gè)“注意事項(xiàng)”，作者提醒我們由于數(shù)據(jù)不足、理論尚不完善等原因，我們對(duì)系外行星的了解非常有限，因此這幾章對(duì)系外行星的介紹不乏猜測(cè)和虛構(gòu)的成分。但這些猜測(cè)和虛構(gòu)也都是基于現(xiàn)有的理論和觀測(cè)，而并非是天馬行空的想象。

科學(xué)家和公眾對(duì)這些距離我們非常遙遠(yuǎn)的“水球”“冰球”“碳球”充滿興趣的原因，歸根結(jié)底還是我們渴望破解生命起源和演化的謎團(tuán)。第11章討論了地球上的生命在哪里誕生、何時(shí)誕生以及如何誕生的問題，但對(duì)很多關(guān)鍵問題我們并沒有確切的答案。比如2020年12月一篇發(fā)表在《自然》（Nature）上的文章就基于近期的研究成果討論了生命起源的問題，指出了水在生命起源的過(guò)程中發(fā)揮的雙刃劍作用。在這本書中，作者也指出無(wú)論是在太陽(yáng)系內(nèi)還是太陽(yáng)系外搜索生命，水都是我們關(guān)注的中心。

2019年9月，科學(xué)家宣布首次在位于宜居帶內(nèi)的系外行星大氣中觀測(cè)到水蒸氣，這顆系外行星的代號(hào)是K2-18b。圖為系外行星K2-18b（圖右）、中心恒星K2-18（圖左）和這個(gè)恒星系統(tǒng)內(nèi)另一顆行星（圖中）的藝術(shù)想象圖，圖片來(lái)源歐洲空間局/哈勃太空望遠(yuǎn)鏡

這本書的書名如果按照英文直譯，應(yīng)該是《系外行星：鉆石世界、超級(jí)地球、脈沖星行星以及對(duì)太陽(yáng)系外生命的新搜索》。譯者選擇“它們都去哪兒了”作為書名，其實(shí)與這部分的討論密切相關(guān)，也就是所謂的“費(fèi)米悖論”。1950年，當(dāng)和同事們討論地外文明的時(shí)候，費(fèi)米隨口一問：“那它們都去哪兒了？”70年過(guò)去了，雖然我們?nèi)匀粺o(wú)法回答這個(gè)看似隨意實(shí)則極其深刻的問題，但也在進(jìn)行不懈的思考和探索。比如書中提到的“德雷克公式”，數(shù)十年來(lái)圍繞它的討論就體現(xiàn)出我們對(duì)某些問題的理解已經(jīng)取得了不小的進(jìn)步。

在談?wù)摽赡艽嬖诘牡赝馕拿饕约叭绾翁幚砼c他們的關(guān)系時(shí)，很多人會(huì)聯(lián)想到劉慈欣在《三體》中的“不要回答”。而與保持緘默的觀點(diǎn)相反，有些科學(xué)家提出了主動(dòng)與外星生命聯(lián)系的計(jì)劃，包括“地外文明搜尋計(jì)劃”（SETI）以及其他類似的計(jì)劃。

本書的兩位作者邁克爾·薩默斯（Michael Summers）和詹姆斯·特賴菲爾（James Trefil）都是SETI的支持者，也都是美國(guó)喬治梅森大學(xué)的教授。他們既有參與NASA太空探索任務(wù)的經(jīng)驗(yàn)，又是科學(xué)寫作的行家里手。這樣一個(gè)組合無(wú)疑可以保證此書的水準(zhǔn)。

本書的譯者徐蒙博士本身從事行星科學(xué)研究，也是國(guó)內(nèi)這個(gè)領(lǐng)域活躍的科普工作者之一。同時(shí)，她在譯注中補(bǔ)充了必要的內(nèi)容，可以幫助讀者更好地掌握書中的內(nèi)容。

備受期待的詹姆斯·韋伯太空望遠(yuǎn)鏡計(jì)劃在2021年發(fā)射升空，它的強(qiáng)大觀測(cè)能力將在紅外波段獲得目標(biāo)系外行星大氣的數(shù)據(jù)。這些數(shù)據(jù)有望和“苔絲”以及其他探測(cè)器獲得的數(shù)據(jù)一起，描繪一個(gè)更加清晰的系外行星圖景。

詹姆斯·韋伯太空望遠(yuǎn)鏡工作想象圖，圖片來(lái)源：NASA

雖然我們距離發(fā)現(xiàn)真正的“地球2.0”可能還很遙遠(yuǎn)，地外生命仍然只能停留在科幻作品里，但是得益于馬約爾、奎羅茲以及很多科學(xué)家的不懈努力，我們?cè)谖磥?lái)的數(shù)十年里也許有機(jī)會(huì)去嘗試回答那個(gè)千百年來(lái)人類始終縈繞于心的問題：我們?cè)谟钪嬷惺枪陋?dú)的嗎？換句話說(shuō)，如果有外星生命的話，它們都去哪兒了？