天文學家如何發現系外行星及判斷哪些可能支持生命

確認圍繞遙遠恆星的行星幾乎每次都需要間接證據，因為恆星的耀眼光芒淹沒了行星微弱的光線。NASA科學部門列出了四種目前使用的主要檢測技術：凌日法、徑向速度法、重力微透鏡法和直接成像法，各自適合不同類型的行星和距離。

發現看不見的行星的四種方法

凌日法尋找當行星穿過恆星前方時恆星亮度的小而規律下降。NASA的克卜勒太空望遠鏡於2009年至2018年期間運作，使用此技術連續四年觀察天空一片區域內約150,000顆恆星；NASA的凌日系外行星測量衛星（TESS）自2018年發射以來繼續採用這種方法，截至2026年10月初，根據由加州理工學院IPAC維護的NASA系外行星檔案，已為超過1,000顆確認的行星做出貢獻。

徑向速度法，有時也稱為擺動法，測量由環繞行星的重力牽引引起的恆星光譜的微小位移。NASA指出這項技術在1995年發現了圍繞類太陽恆星的第一顆確認系外行星——51 Pegasi b。

重力微透鏡法依賴愛因斯坦的預言，即重力彎曲光線：當帶有行星的恆星穿過更遙遠的背景恆星前方時，前景系統會以獨特的圖案短暫放大背景恆星的光線。NASA計劃的南茜·格蕾絲·羅曼太空望遠鏡旨在使用此方法尋找距其恆星遠的行星。

直接成像法捕捉來自行星本身的光線，而不是從對星光的影響推斷其存在。它主要適用於距其恆星遠的年輕的、自發光的巨行星；NASA引用了詹姆斯·韋伯太空望遠鏡對HIP 65426 b在多個紅外波長範圍內的直接圖像作為最近的例子。

宜居帶：必要但不充分

一旦行星被確認，研究人員會檢查它是否位於其恆星的宜居帶內，即在適當的大氣壓力下，地表溫度可能允許液態水存在的軌道距離範圍。NASA描述這因恆星而異：較熱的恆星有更寬、更遠的宜居帶，而小的、暗淡的紅矮星有狹窄且靠近恆星的宜居帶。

位於宜居帶並不保證宜居性。NASA指出TRAPPIST-1，一個擁有七顆地球大小的岩石行星的紅矮星系統，其中幾顆在其宜居帶內；然而詹姆斯·韋伯太空望遠鏡的觀測表明TRAPPIST-1 d似乎沒有可檢測的大氣，NASA自己的材料以此作為證據表明位置單獨是不夠的。恆星類型也很重要：NASA指出圍繞M矮星紅矮星（銀河系中最常見的恆星）的行星面臨著可以剝離大氣的提高的X射線和紫外線輻射，而K矮星則被一些研究人員認為提供更長壽、更穩定的條件。

讀取大氣：生物特徵問題

對於凌日其恆星的行星，天文學家可以使用透射光譜法：凌日期間通過行星大氣的星光在特定波長被特定氣體吸收，產生研究人員比作條形碼的光譜圖案。

亞海王星行星K2-18b說明了這些讀數可能會有多少爭議。根據EarthSky報道，由劍橋大學的Nikku Madhusudhan領導的團隊在2023年使用韋伯的NIRISS和NIRSpec儀器首次報告了二甲基硫化物（DMS）的微弱、低置信度跡象——一種主要由地球上的海洋生物產生的氣體。在2025年，根據EarthSky報道，同一團隊使用韋伯的MIRI儀器報告了DMS或相關化合物二甲基二硫化物的統計上更強的信號，該儀器覆蓋的波長範圍與早期觀測不同。

該主張立即遭到反駁。根據EarthSky報道，行星科學家Sarah Hörst和系外行星研究人員Chris Lintott及Ryan MacDonald辯稱DMS可以通過非生物化學形成，單個分子無法確立生命。根據EarthSky的報道，Madhusudhan本人曾表示研究人員必須對自己的結果保持「深刻的懷疑」。

接下來

歐洲太空總署的PLATO任務由德國國家航天研究中心DLR做出貢獻建造，計劃在2026年末搭乘阿麗亞娜6號火箭發射到距地球約150萬公里的日地拉格朗日點。根據DLR，PLATO將使用26台相機監測至少200,000顆恆星，尋找圍繞類太陽恆星凌日的類地行星，特別是針對其宜居帶內地球大小的世界。

截至2026年10月8日，NASA系外行星檔案列出了6,445顆確認的系外行星；該周的更新也標誌著NASA的TESS任務數據單獨貢獻超過1,000顆確認行星的時刻，根據由加州理工學院IPAC維護的檔案。