真正的系外行星远比科幻小说家所想象的更加奇特。
TRAPPIST-1f可能是一颗适合人类居住的系外行星。可以说，与科幻故事常用作主题的能够维持生命的系外行星相比，TRAPPIST-1f更加深不可测。
在最近的研究结果中，很少有像探明绕TRAPPIST-1轨道运行的7个与地球大小相当的行星这样令人振奋不已的发现。TRAPPIST-1是一颗红矮星，距离地球约40光年，它的3颗行星位于宜居带，即与它的距离使得液态水可能存在。因此――仅仅是可能――这些行星上存在生物体。
虽然人们对此兴奋不已，但在很多重要的方面，TRAPPIST的行星却与地球大相径庭。从面积上说，TRAPPIST-1仅为太阳的1/10。其位于宜居带的行星沿轨道绕行一周的时间为6至12天不等，并且暴露在紫外线的辐射下。此外，这些行星被潮汐锁定――朝向恒星的永远是同一面。这些奇特的条件，以及一些极端的生命形式极有可能能够克服这些挑战，使其看上去远非科幻小说中所描述的那样。
不仅如此，当谈及系外行星时，科幻小说作家在一些方面似乎还需与时俱进。在过去的一个世纪里，科幻故事往往专注于人类对其他世界的发现并在那里殖民定居。这些世界虽然怪异，却可能对我们极为友好。与科学一样，科幻小说的想象力也源于可能存在新地球的事实，而非来自能够供养复杂生物体的奇异世界。科幻文学共同体可能需要对真正的系外行星进行研究，才能对一个与我们生活的地球家园几乎毫不相似的系外行星的生命形态展开严密的探索。
不同的星球，一样的空气
能够维持生命存在的系外行星是科幻小说的重要主题。大多数故事在系外宜居行星被发现很久之后才开始，描述的则是发生在人类与分布于广袤星系并拥有高度文明的外星人之间的故事，如《星球大战》或《沙丘》。还有一小部分专门讲述发现系外行星并在那里殖民的故事。
爱德华·史密斯（Edward Smith）的《太空云雀》（Skylark of Space）是最早符合这一标准的科幻小说之一。这部作品开始创作于1915年左右，并在1928年以连载的形式刊登在《神奇故事》（Amazing Stories）杂志上。该书讲述了化学家理查德·西顿（Richard Seaton）的故事，他利用一种新发现的名为X的金属，发现了一种“释放铜的原子内能”的方法。西顿决定利用这种新能源开展星际旅行。他和他的朋友们最终发现了奥斯诺姆星球，那里居住着两大外星人种族：文明的孔达尔人和奸诈的马顿内尔人。
尽管这个故事对于那个时代是无可争辩的创新，但《太空云雀》并不成熟，特别是因为它用粗陋的散文体进行叙述，而且对“光明的”孔达尔人和“黑暗的”马顿内尔人的描述充满了种族偏见。此外，奥斯诺姆星球在大多数方面只是将地球置于新的轨道上。西顿（Seaton）和他的同伴在其表面着陆或呼吸空气时几乎没有遇到什么困难。事实上，大多数系外行星小说所描述的故事都发生在与地球极为相似的星球上。例如，在1956年发行的经典科幻电影《禁忌星球》中，至少在可供呼吸的空气和食物的来源方面，Altair-IV星球是非常适宜人类的。在这部电影开头显示时间的20年前，一支前往Altair-IV星球的科考队神秘失踪。当地球向该行星发射新的宇宙飞船时，指挥官约翰?亚当斯发现，爱德华?摩比斯博士和他十几岁的女儿阿尔泰拉居住在Altair-IV星球上。虽然Altair-IV星球神秘莫测且充满危险，但摩比斯和阿尔泰拉仍然幸存了下来，而且在生理上几乎未遇到任何困难，这在一定程度上要归功于摩比斯的助手――如今已具有标志性意义的机器人罗比。
探索更加不一样的世界
太空时代的曙光过后，关于系外行星殖民活动的书籍似乎翻开了新的篇章。新发现的证据表明，临近地球的行星，尤其是火星，无法维持人类的生命。也许是受此启发，作家们开始构想出具有重大生存挑战的世界。
在此类作品中，马里恩·布拉德利（Marion Zimmer Bradley）的《登陆黑暗星球》（Darkover Landfall，1972）和安妮·麦卡弗里（Anne McCaffrey）的《龙之黎明》（Dragonsdawn，1988）颇负盛名。它们被认为是更为庞大的科幻系列作品的前传。在《龙之黎明》一书中，6000名人类移民从毁灭他们家园的战争和过度开发的技术中逃离，并在麦卡弗里的签名星球柏恩上登陆。起初，柏恩如同天堂一般，因为这里空气清新，生态系统郁郁葱葱。然而，名为“线”的邪恶孢子可以摧毁所有与它们接触的有机物，威胁着整个殖民地的生存。
《登陆黑暗星球》描绘了一条更为艰难的殖民之路。布拉德利笔下的人类同样是启程寻找新的家园，但却意外迫降在一颗环绕着红巨星运行的星球上，那里暴风肆虐，条件极其恶劣。当遇难者为是修理飞船还是将这颗行星打造成自己的家园争论不休时，他们意识到这里严酷的生态系统并非是摆在他们面前的唯一障碍。一个古老外星文明的幸存者正在观察着新来者，而且他们不确定自己是否会喜欢眼前这些外来者。
波兰作家史坦尼斯劳·莱姆（Stanislaw Lem）在其经典小说《索拉力星》（Solaris，1961）一书中，构想出了一个更加奇异的外星世界。该书的主人公是一位名为凯尔文的科学家，通过这位科学家我们可以获知，根据万有引力定律，索拉力星早就应该脱离运行轨道。索拉力星本应无法保持稳定，但事实并非如此。其轨道似乎是因为像海洋一样覆盖该星球的“引力控制胶体”而保持稳定。
凯尔文和索拉力星研究站的其他科学家一道，负责研究这个奇怪的海洋，以确定它是否是一种生命形态。然而，新的访客很快造访了研究站，他们是那些科学家过去的物理化身，其外表和行为都与后者一般无二。凯尔文渐渐相信，是索拉力星的海洋创造了这些访客，而科学家们或许能够通过超自然联系与海洋进行交流。
现实比小说更奇异
现实生活中的天文学家并未发现像索拉力星这样神秘的行星，但他们已经发现了意料之外的众多世界，有些可能足以维持生命的存在。开普勒442b旋转得极为缓慢，其日出和日落之间可能相隔数周甚至数月；恒星风对比邻星b的攻击强度相当于地球的2000倍。开普勒452b绰号为“地球表亲”，因为其表面极有可能由硅酸盐岩石组成，但其地表引力是地球的两倍，而且密度极高，这意味着它可能遍地都是活火山。
2013年，NASA的史蒂夫·豪厄尔（Steve Howell）和作家大卫·萨莫斯（David Lee Summers）共同编辑了短篇故事集《开普勒的十二颗星》。书中收录了13个关于系外行星生命的故事，其灵感均来自开普勒望远镜发现的真实世界。“我们的目的，”这两位编辑写道，“是将参与寻找系外行星的科幻作家和科学家紧密相连，并想象这些真实的地方会是什么样子。”
值得注意的是，在《开普勒的十二颗行星》一书中，许多故事的背景均设在宜居带外的系外行星上，这使该故事集与系外行星小说的“新地球”传统截然不同。开普勒42d是一颗被潮汐锁定的行星，一面是永恒的白昼，而另一面则是无尽的黑夜，这激发了麦克·布拉泽顿（Mike Brotherton）创作《中间地带》（Middle Ground）的灵感。通过想象，他描述了先进的生命形式在那种条件下如何进化并茁壮成长。在劳拉·吉文斯（Laura Givens）的《甲鱼汤》（Turtle Soup）中，书中人物为了能够在炎热的小行星开普勒36b上生活，都转变了基因。豪厄尔自己写的《一个杧果和两颗花生》（A Mango and Two Peanuts）充满趣味，故事发生在开普勒37系统，那里有3颗小行星围绕恒星运行，周期为40天或者更短。
尽管这些故事集的内容多种多样，但如果将真正的系外行星作为创作灵感，我们也能大致了解科幻故事可能会是什么样子。除了像《索拉力星》这样的显著例外，大多数科幻小说所想象的世界都非常适合人类生活。也许，科幻作家在思考被发现的真实世界引起的固有问题时，其想象力会得到激发。想象人类如何应对探索和登陆那些新世界带来的严峻挑战，思考我们到达新世界后会发现何种生命，这些都将激发人们创作真正具有创新意义的科幻小说的灵感。
资料来源Physics Today
责任编辑 松 石
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本文作者梅琳达·鲍德温（Melinda Baldwin）是哈佛大学的科学史专家，曾任《今日物理》编辑，主要研究科学文化和思想史以及科学交流。