艺术家为我们描绘了系外行星与恒星
宇宙无垠，我们甚至无法想象宇宙的广袤。也许是因为人类惧怕孤独，或许是因为人类渴望与新生命相遇，我们总是会想到一个问题，那就是宇宙中有没有第二个地球，有没有第二个太阳系，或者说宇宙中有没有生命。很有可能，我们就是宇宙中最高级的文明，也是宇宙中唯一的文明。那些遮天蔽日（此处暗指恒星戴森结构）的恒星文明，运用整个星系能量的文明也许根本就不存在……
想要解答这些问题，我们只有一个办法，那就是不断观测银河系内部甚至是其他星系中的星球，只有收集了足够多的行星观测数据，我们才能越接近真相。所以天文学家们提出了两个概念，分别是系外行星和超级地球，这虽然是两个不同的概念，但是天文学家们探索系外行星和超级地球的目的是一样的，那就是了解宇宙中行星与恒星的生命历程，探索外星生命甚至是外星文明。
银河系中有很多类似太阳系的恒星系统
我们知道宇宙不止一个恒星系统和星系系统，所以天文学家们将太阳系以外的行星都归类为系外行星。这样归类好像有一些太笼统了，因为宇宙中的星球比地球上的沙子还要多的多，所以天文学家提出了超级地球的概念。超级地球就是质量高于地球，但大大低于太阳系冰巨星天王星和海王星质量的星球。也就是说超级地球一词仅指行星的质量，这个词语本身并不意味着适宜生命生存的地表条件或文明可居住性。
系外行星的探索之旅
系外行星它们就在那里等着我们去发现，超级地球也在那里等着我们去探索。这么多年我们从未放弃寻找系外行星与超级地球，Aleksander Wolszczan在1992年发现了一个脉冲星行星系统，当时Wolszczan使用波多黎各的Arecibo射电望远镜还找到了3颗行星。这是我们太阳系之外发现的第一颗脉冲星，而这三颗星球都围绕着名为PSR B1257 + 12的脉冲星运行。
脉冲星就是快速旋转中子星，中子星是大质量恒星在其生命末期形成的致密核心坍塌结构，这张渲染图中还有三个围绕脉冲星运行的行星。离脉冲星最远的两个，也就是在此视图中最接近我们的两个星球，大约是地球的大小
在1995年开普勒太空望远镜升空前，天文学家们无法确定系外行星的任何参数。不过当1995年天文学家发现了第一个围绕主序星运行的系外行星51 Pegasi b之后，天文学家们惊叹的说到：原来它们无处不在，只说银河系中就有数万亿个系外行星。
“漂浮”的星球就好像是在我们面前漂浮的尘埃，唯一不同的是，它们大多数都围绕着恒星运转，这是一个井然有序的系统，这些恒星和行星组成了巨大的星系。新生恒星的辐射清扫着星系中的星尘，塑造着星云的空洞景观，天文学家有时需要透过迷雾般的星尘，高热而聚集的恒星原始星盘才能看到刚刚出生的行星。宇宙中或许没有第二个地球，但是宇宙中星系和恒星的演化都将遵循规律。
开普勒62e行星，开普勒62f与地球的大小对比
寻找系外星球就好像是侦探游戏，太空望远镜和以下两种观测方式就是我们寻找系外星球的主要技术，这两种观测方法都依赖于观察行星对其母星的作用，以推断出该行星的存在。这两种观测方法在原理上很简单，但在实践中却很困难，因为这需要极高的精度才能记录渺小行星对巨大恒星的影响。
天文学家们希望通过径向速度法和瞬态光度法来研究和发现系外行星，其中绝大多数的系外行星探测工作都是使用径向速度法发现的。使用径向速度法的科学仪器可以分解光谱，并与恒星表面上的化学物质的光的波长相对应，这时每个元素和分子都会通过不同波长形成独特光谱线，之后科学仪器就会生成对应的光谱图。
当行星和恒星绕共同的质心运动时，通过测量行星的引力，可以测量出恒星运动中的“摆动”情况，从而探测系外行星。从远处观看时，恒星似乎向着观察者或者远离观察者移动。这种运动使来自恒星的光在朝向观察者移动时显得略微发蓝，而在远离时则略微变红。这种频率变化被称为多普勒效应，这与救护车警报器路过我们面前的音高变化效果相同。
行星会绕着它的母星旋转并“摆动”，行星的运动将改变它从恒星反射的光的波长。当恒星移向地球时，它发出的光谱线的波长会移向光谱的蓝色端。当恒星远离地球移动时，情况正好相反，波长移向光谱的红色部分。所以天文学家会寻找光谱线来回移动的恒星，因为这些恒星一定是有行星在围绕其旋转。通过测量随时间变化的运动量，可以确定行星的质量及其轨道。
由于瞬态光度的变化相当快，我们可以创建一条光曲线，以显示物体亮度随时间的变化
径向速度法其实是利用多普勒频移效应发现系外行星，概括的说径向速度法就是观察恒星光谱，寻找正弦波，最后利用贝叶斯开普勒周期图和瞬态光度法结合正弦波确认系外行星。而瞬态光度法其实就是凌日法，我们可以这样理解，系外行星通过恒星时会阻挡恒星的一部分光，这时候一些地基望远镜或太空望远镜可以通过带电荷耦合器测量绘制行星过境光谱变化图。
深入了解系外行星大气
发现系外行星只是系外行星科学的第一步，天文学家们还有第二步，那就是系外行星的大气。系外行星大气的观测研究是一个迅速扩展的领域，它已成为系外行星科学的新领域。在过去的10年中，哈勃太空望远镜和斯皮策太空望远镜为这一领域提供了重要数据。但现在地面望远镜也有了新的发展空间，尤其是地面望远镜的高分辨率光谱学科学载荷有望探测和解析行星光谱线，这为研究大气成分，压力，温度曲线，云和雾的存在，大气风和环流等开辟了道路。
大气中具有光谱活性的分子在红外中会有光谱特征，但是这些分子通常是大气中的次要成分（按质量计）。在了解系外大气数据中最重要的是知道压力标高，它由平均分子量决定，这取决于主要的（按质量计）惰性分子以及行星的重力和温度
另外，基于高光谱分辨率的系外行星大气的观测研究也可以帮助天文学家研究系外行星大气的组成部分，借助优化的线对比度和数百种单独分子线的联合技术可以检测系外行星大气中原子和分子的种类，例如Na，K，H2O，CO，CO2，CH4。
Corot-7b表面渲染图，这颗星球的公转轨道是地球公转轨道的六十分之一，以至于其面向太阳的表面是熔岩。它可能处于潮汐锁定状态，也就是白天的一面永久是岩浆状态，而背阳的一面会永远处于温度极低的状态
系外行星带给我们的启示
系外行星的生命周期与地球有些许不同，它们的恒星系统与太阳系也有很多不同的特征，这种多样性特征可以帮助科学家们更好的研究太阳系，回答太阳系是否唯一等等问题。有些恒星系统中拥有较大的行星，有些恒星系统中行星质量的分布很不同，这些恒星系统的多样性特点教会了我们有关太阳系形成的知识。
当然了，研究系外行星的最关键的目标就是满足人类的科学好奇心，以回答人类是否孤独，人类文明是否孤独等等问题。虽然我们已经确认了4000多颗系外星球，但是寻找系外行星的工作才刚刚开始，而且目前我们还没有寻找外行星生命的技术，所以未来系外行星科学的探索之路还会一直进行下去。
在寻找系外行星的过程中，天文学家用超级地球的概念归纳与地球质量相近的行星，以此来缩小范围。未来，会有更多太空望远镜和地面望远镜将专注于寻找系外行星，而未来的超级地球就是观测的重要对象。在了解了地球等行星演化起源，解答了宇宙行星相关问题之后，我们会得到关于外星生命的答案。
目前，我们只有一个地球，只有一个赖以生存的地球，所以我们更要珍惜地球，因为即使发现第二个地球，我们也无法到达，现在的我们连太阳系的边缘都到不了。放眼整个宇宙，我们观察的系外行星越多，就越明白，地球的环境与所有的生命是何其珍贵。我有的时候都感觉整个宇宙的生命似乎都在地球上了，受限的知识禁锢了我们的思想，假如其他星球也有生命，会是什么样子的呢？
