在天氣晴朗的南島夏夜，抬頭仰望，可以看到劃過星空的銀河，這裡其實是我們太陽系所在的家園－銀河系，在銀河系中有兩千多億顆恆星，太陽僅僅是其中一顆平凡的恆星。但是，這顆平凡的恆星，卻有不平凡之處，它擁有八顆行星環繞，而其中的一顆星球－地球，孕育了目前宇宙中唯一已知的生命形式。
在宇宙中的其他地方，還有行星的存在嗎？如果有的話，是不是也有一顆像是地球一樣，能夠滋養生命的行星呢？這些問題，無疑是我們對這個無垠宇宙所提出的萬千疑惑中，最吸引人的一個，而這些問題的答案，或許能夠解答我們內心最深切的好奇與渴望：「我們，孤獨嗎？」
真有系外行星的存在嗎？
早在西元前三百年，希臘的哲學家伊比鳩魯，就曾經提出除了我們所處的世界外，還有無限個與我們相似，或是不相似的世界存在，而在其它的世界中，也孕育著如同我們現在所見到的形形色色的生物。1584年，義大利的一位修道士－布魯諾，則提出了除了包含地球的七顆行星繞著太陽運轉之外（在當時甚至連這個前衛的觀念都還不被接受），宇宙中還有數不盡的像地球一樣的行星，也繞著它們的太陽運轉。
在這之後，好萊塢充分滿足了我們對於其他星球上生物的幻想，最早的一部外星人電影可以追溯到1902年，法國導演George Milies所執導的一部默片「月球之旅」，片中描述地球的太空人與「月球人」相遇的情形。1982年大受轟動的「E.T.」和1996年的「ID4星際終結者」，則是描述了性情大相逕庭的外星人們，來到地球後所引發的種種風波。
正當好萊塢以奇幻的想像力，帶領人們遨遊星際之時，科學家把我們的注意力從「科幻」轉到了「科學」。在1995年，第一顆環繞另一恆星的行星被發現了！一組瑞士的的科學家，利用徑向速度的方法，在48光年外的飛馬座51號恆星近旁，首度發現另一顆行星，環繞著太陽系外的主序星運轉。在這之後，系外行星的發現不斷地成為媒體的頭條新聞，直到2008年的9月，已有314顆系外行星被發現，可是在這三百多顆行星之中，尚未有一顆和地球一樣－擁有生命－的行星。
搜尋系外行星的方法
行星不像恆星一樣會自己發光，它只會反射星恆星的光芒，我們該如何在耀眼的恆星旁，發現黯淡的行星呢？因此，搜尋系外行星是一個相當困難的工作，目前為止，我們最倚賴的方法是徑向速度法。在瞭解徑向速度法之前，我們必須先複習一下「質心」的概念（圖一），行星與恆星相比之下，質量是非常小的，比較類似圖一中（B）的情形，若觀測者在恆星與質心的連線方向上，就可以看到恆星一下接近我們，一下又遠離我們的情形。
 |
圖一：質心的概念
還記得國小的時候，常常會玩一種遊戲，兩個人面對面、手拉著手快速地旋轉，你會發現，兩個小朋友若重量差不多，則兩者會繞著彼此的中心（圖A中的★）旋轉。但若是有一個小朋友的重量比較重，則看起來好像會是輕的小朋友繞著重的小朋友旋轉似的，更仔細觀察，你會發現其實他們繞著某一個點（圖B中的★）旋轉，這個點就叫做「質心」。質心在兩者重量相同時，會在兩者的中間，一重一輕時，則會比較靠近重的那一邊（在圖中以★表示質心位置）。
|
這樣的效果表現在觀測數據上，我們則可以看到光譜的紅移及藍移，也就是所謂的「都卜勒效應」，在恆星接近我們時，波會被壓縮，導致波長縮短，因此譜線會向藍端（波長短、頻率高）移動，遠離我們時，波會被拉開，導致波長增加，因此譜線向紅端（波長長、頻率低）移動（如圖二）。在日常生活中，我們也可以體驗到都卜勒效應的存在，若有機會在高速公路上遇到急馳而過的救護車，你會發現當它接近我們時，鳴笛的頻率變高，而遠離我們時，頻率則變低。利用譜線位移的大小，我們可以計算出恆星遠離和接近的速度，並進一步的計算出行星的質量。
 |
圖二：都卜勒效應的原理和應用
(A)波源接近觀測者時，波會被壓縮，導致波長縮短，頻率變高（在可見光中就是往藍端移動）；遠離我們時，波會被拉開，導致波長增加，頻率變低（在可見光中就是往紅端移動）。
(B)恆星因為受到鄰近行星的拉扯，有時而接近、時而遠離的現象，因此我們可以看到譜線的藍移與紅移。
圖片來源：
|
另一個類似的方法則是天體測量，和徑向速度法的原理相同，這個方法所倚賴的是行星對它的母恆星所產生的拉扯力量，但不同的是，我們藉由直接測量恆星在遙遠背景星群中的微小移動，可以推估行星的存在。在太陽系中，木星也會對太陽產生拉扯，使得它的位置有所改變，圖三是在距離太陽10秒差距（約32.6光年）處，所觀測到太陽的天體測量位置。預計在2009年發射的太空干涉儀任務（Space Interferometry Mission），就是希望能夠利用這個方法，觀測到遠處恆星微小的位移，而能找到與地球大小類似的行星。
 |
圖三：在距離太陽10秒差距（約32.6光年）處，可以觀測到木星對太陽的拉扯，而使得太陽的天體測量位置有所改變。
|
我們除了靠行星對母恆星產生的拉扯，而發現行星的存在，另一個方法則是掩星法，你可以想像，當黯淡的行星經過我們和恆星的中間時，必然會遮掩住一部份恆星的光芒，藉由觀測恆星週期性的微小光度變化，我們可以推知行星的存在，並計算出它的軌道和大小。預計在2009年2月發射的克卜勒太空任務（Kepler Mission），就搭載了精密的光度儀，希望能觀測微小的恆星光度變化，而發現地球般大小的行星。
另一個有趣的方法，是重力微透鏡，它的概念來自於愛因斯坦的廣義相對論－重力使空間產生扭曲。遙遠恆星的星光經過近處恆星時，由於恆星的質量扭曲了周遭的空間，產生類似透鏡的效果，若近處的恆星有行星系統的存在，那重力微透鏡的成像會產生細微的偏折，我們可以藉由這些細微的變化，推測出行星的存在（如圖四），並且可以計算出行星的質量和軌道半徑。這個方法的優點是它並不像其他方法，一定要有相當大質量的行星，但是它的觀測也相對困難許多。首個藉由重力微透鏡發現的行星，是2003年的OGLE 2003–BLG–235，而到2008年9月為止，有八顆行星是藉由此方法被發現的。
 |
圖四：重力微透鏡
遙遠恆星的星光經過近處恆星時，由於恆星的質量使得附近的空間遭到扭曲，產生類似透鏡的效果，若近處的恆星有行星系統的存在，那重力微透鏡的成像會產生細微的偏折，我們可以藉由這些細微的變化，推測出行星的存在。
|
還有另一個方法是光學觀測，利用日冕儀遮擋住母恆星耀眼的光芒，我們可能就可以看到在它旁邊黯淡的行星，預計在2012至2015年發射的的類地行星發現號（Terrestrial Planet Finder），就可能會配備這樣的儀器，好讓我們能夠藉由行星反射的母恆星光芒，直接看到它們的的存在。
當然除了以上提到的方法，還有許多其他搜尋系外行星的方法，但這些方法都有其限制，技術上的限制使得我們到目前為止找到的行星，大多數都是「熱木星」，也就是與母恆星距離相當近的大質量行星，但如果我們的目標是希望找到可能有生命存在的行星，目前為止的三百多顆行星並不符合我們的期待。未來我們也將利用更多、更好的地面及太空探測器，希望能夠找到類似地球的行星，而更進一步地接近我們的目標－有可能孕育生命的行星。
在那遙遠的彼方，有生命存在的可能性嗎？
如果我們在類似太陽的恆星近旁，發現了類似地球的行星環繞，那麼接下來，直指核心的問題必然是：「那裡，有生命嗎？」地球有多麼幸運，擁有了許多的巧合，才能孕育出生命，其中一個很重要的因素就是地球與太陽的位置，不太近也不太遠，不太熱也不太冷，剛剛好可以是液態水可以存在的溫度範圍，而這個範圍就被稱為「適居帶」（圖五）。太陽系中的適居帶，只有地球一顆行星，而不同質量的母恆星，其適居帶的範圍也不一樣。因此我們的目標是希望能夠找到一顆位於適居帶上的行星，那麼它有生命的可能性就會大了許多。
 |
圖五：適居帶
圖中藍色的區域表示可以有液態水存在的範圍，也就是適居帶。太陽系中的適居帶，只有地球一顆行星，而不同質量的母恆星（縱軸），其適居帶的範圍（橫軸）也不一樣。
|
另外也有一些方法，可以讓我們檢驗這個星球上是否有可能支持生命。像是直接探測是否有液態水存在的證據，這在太陽系其他行星的探索上，就是一個相當重要的課題；我們可以藉由行星上的反射光譜，研究其是否有大氣層；其他像是氧氣的存在，可能暗示了植物和藻類生存的可能性；而甲烷這種生物代謝產物，則暗示了有生物活動的可能性。
在過去的十幾年來，系外行星的數字從0增加到314，我們在系外行星的探索上，有了驚人的發展，外星生命的探測，絕對會是接下來的這個世紀裡一個很有潛力的科學課題。現在看來，我們好像離問題的解答越來越近，你相信有外星生命的存在嗎？我相信有，畢竟…宇宙如此的大，如果只有我們的話，那豈不是太寂寞了…。
