外星天文学家眼中的地球会是什么样子？

自1992年天文学家首次发现两颗围绕天秤座脉冲星运行的类地行星以来，人类就已知道我们太阳系之外存在着其他世界。如今，得益于天文学家和像已经退役的开普勒这样雄心勃勃的任务，我们已知的已确认系外行星超过4000颗。

但如果我们能看到绕着遥远恒星运行的系外行星，那就意味着外星观察者也能看到绕着太阳运行的地球。我们这颗渺小的蓝色星球甚至可能在一份外星天文学家的名单上，被列为能够孕育生命的类地行星。

这当然是一个推测性的场景，但天文学家仍然认真对待。多年来，他们在多篇论文中确定了哪些系外行星能够观测到地球。现在，随着欧洲空间局广泛的盖亚近邻恒星目录提供更新的信息，两位研究人员为我们提供了迄今为止最好的、关于哪些外星世界可能在关注我们的名单。

从远处观察地球

“这始于几个简单的问题，”利哈伊大学的天文学家、最近这篇发表在《皇家天文学会月报》10月刊上的论文的共同作者之一约书亚·佩珀（Joshua Pepper）说。

“如果另一个星球上有智慧生物，他们正在观察地球，他们可能会生活在哪个恒星系统中才能看到地球？”他说。

佩珀和康奈尔大学卡尔·萨根研究所所长丽莎·卡尔滕格（Lisa Kaltenegger）利用盖亚（Gaia）和美国宇航局的凌日系外行星巡天卫星（TESS）的数据，寻找与地球绕太阳轨道对齐的行星。这样，任何外星观察者都能在地球从太阳前面经过时，看到太阳亮度微弱地下降。他们将搜索范围限制在约330光年以内，并排除了数据较差的一些恒星，最终得到了一份约1000颗与地球轨道对齐的恒星名单。

佩珀说，观测行星经过其恒星（即凌日现象）是目前我们寻找系外行星的最佳方法。因此，这成为了其他行星可能发现我们的自然选择。

研究人员说，到目前为止，他们已经确定了五颗系外行星，这些行星距离地球足够近，外星天文学家理论上可以看到我们。从那些世界来看，地球将显示为一颗在我们的太阳前面经过的微小阴影。

尽管五颗系外行星只占所有世界的很小一部分，但佩珀说，他们的名单可能是参与搜寻地外文明计划（SETI）的研究人员的一个良好起点。

“这可能是SETI搜索的目标名单，”他说。“那些行星上的任何外星人都有得天独厚的条件来了解地球。”

地球，一颗系外行星

从数光年外看，地球看起来并不那么令人印象深刻（当然，除非有某种未来主义的望远镜技术）。任何将地球视为凌日系外行星的人，都不会看到我们的世界像近距离卫星图像中那样，是一个充满蓝色、绿色和棕褐色的生机勃勃的绿洲。他们只会看到一块岩石挡住了太阳。

但天文学家通过精确观测行星如何使其恒星变暗，仍然可以获得大量信息。他们可以估算出这个世界的大小；它绕其恒星运行的速度；甚至可以估算出行星的密度，这可以告诉他们它是一个像木星一样的气态巨行星，还是一个像地球一样的岩石行星。例如，我们已经知道了佩珀和卡尔滕格认为可能看到我们的这五颗行星的信息——它们被估计为超级地球，比我们的行星大，但比天王星和海王星小。

当行星经过其恒星前面时，天文学家也有一个难得的机会窥探其大气层（如果它有的话）。当微弱的星光穿过行星的气体包层时，它会携带有关大气成分的信息。

“当光线出来时，它就带上了大气中存在的气体的分子特征，”佩珀说。利用这些信息，天文学家能够拼凑出系外行星大气的成分。虽然这是一项艰巨的任务，但这种策略为天文学家提供了寻找宇宙生命的最佳途径之一。这是因为氧气或其他在没有生命的情况下不太可能存在的分子，将是另一个世界存在外星生命的良好迹象。

例如，对于一个分析我们大气层详细成分的外星天文学家来说，地球看起来会相当有趣。相对较高的氧气、甲烷、二氧化碳和其他气体的含量，可能强烈暗示着我们的星球充满了生命。

佩珀说：“据我们所知，像地球这样的[大气层]，在没有生命的情况下，真的没有办法模拟。”

外星生命的更强有力迹象可能来自电磁信号，例如我们通信设备发出的无线电波。这些信号正是SETI目前在宇宙其他地方正在寻找的。

这些努力多年来产生了一些候选信号——但都没有接近令人信服的证据。例如，本月早些时候，媒体报道了“突破聆听”（Breakthrough Listen）项目发现的一个 似乎来自比邻星的信号。然而，研究人员谨慎地指出，尽管他们目前无法解释信号的来源，但最可能的来源是人为干扰。

然而，如果外星生命将相当于地球上的格林班克天文台（Green Bank Observatory）的设备指向我们，它们将看到一个充满电磁活动的行星。这将是我们的星球拥有远不止普通岩石和水的有力证据。

另一个行星不需要看到地球从太阳前面经过就能接收到我们的电磁辐射。但佩珀说，他们的工作侧重于那些最有可能发现地球的行星。而看到我们在太阳前形成的剪影是做到这一点最好的方法之一。

当然，我们是否*想要*另一个行星找到我们，这是完全另一回事了。