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“开普勒”：搜寻其他的地球
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David Shiga 文 Shea 编译 |
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一架新的空间望远镜不久将告诉我们可承载生命的行星是普遍的还是罕见的。 太阳系外有多少个地球？直到现在也几乎没有答案，原因就在于目前的天文观测还不足以探测到这些“特殊”的行星。说这些行星特殊是因为这些小型的岩质行星必须在一个合适的距离上绕着它的恒星转动，只有这样温度才不会太高而把水烧开，也不会因为温度太低而变成一个冰封的世界。 但是随着2009年3月5日美国宇航局（NASA）开普勒空间望远镜的上天，这一切行将改变。“开普勒”在太阳系中的特殊位置和它前所未有的灵敏度将使得人类第一次能够看到位于其他恒星宜居带中的类地行星，而在宜居带中行星表面的温度恰好适合液态水的存在。  [图片说明]：“开普勒”空间望远镜和太阳系外类地行星系统。版权：NASA。 “我们都希望存在许多这样的行星，”“开普勒”的首席科学家、NASA艾姆斯研究中心的威廉·博勒基（William Borucki）说，“如果有许多太阳系外地球的存在，那么就可能会有许多生命。”也许甚至有地外文明正等着我们和他们联系。 通过地面上望远镜对引力透镜的观测以及2006年发射的“科罗”外星行星探测器对行星凌星的观测，已经发现了两颗比地球稍大的太阳系外行星。这两颗可能由岩石组成的行星的质量约为地球的几倍，都围绕着红矮星Gliese 581转动。两者中至少有一颗位于宜居带中，不过非常靠近宜居带的边缘，因此还很难确定它们的表面是否真能有液态水的存在。 问题的关键在于目前发现这些行星的方法。大部分的太阳系外行星是通过“视向速度”方法被发现的，它通过寻找恒星光谱中可能是由于行星的引力作用而产生的周期性运动信号来探测它们。不过这一方法对于和地球质量相仿的低质量行星并不敏感。  [图片说明]：“开普勒”空间望远镜在银河系中的探测范围。版权：NASA。 “开普勒”就是专门设计来解决这个问题的，它将使用“行星凌星”的办法来寻找这些“失落”的世界。通过监测超过10万颗恒星的周期性亮度变化，就能在行星出现在恒星和“开普勒”之间（凌星）的时候来发现它。 “开普勒”会在远离地球的轨道上围绕太阳转动，以避免地球对它观测的干扰。这就使得它可以在三年半的时间里不间断地观测同一片天区。与之形成对比的是，“科罗”是围绕地球转动的，因此地球会遮挡住它的视线。同时为了避免阳光对观测的影响，因此“科罗”对同一片天区的最长连续观测时间只有五个月。  [图片说明]：“开普勒”空间望远镜在天空中所监测的位于天琴座和天鹅座的区域。版权：NASA。 由于可以长时间的监测目标，“开普勒”至少能看到三次轨道周期为一年的行星凌星。这是确认这些严格周期性事件所需的最少观测次数，由此才能排除诸如恒星亮度自身涨落等干扰因素。 同时“开普勒”也会比“科罗”灵敏得多。它的有效直径为95厘米，是“科罗”的3.5倍。这使得它可以看到大小只有地球一半、和火星差不多大的行星。 没有人知道“开普勒”能发现多少颗和地球相仿的行星，但是发现大量木星大小的太阳系外行星应该是不在话下的。大约15%的类太阳恒星会具有类木行星。由于形成木星需要大量的物质，因此博勒基说：“我们认为木星的形成要比地球难得多。” 无论“开普勒”发现了什么，都会使得太阳系外行星探测进入下一个纪元。如果类地行星是普遍存在的，那么未来的计划将仔细地研究其中是否有氧存在以及其他和生命有关的证据。 NASA和欧洲空间局（ESA）正在分别评估“类地行星发现者”和“达尔文”计划，它们计划在2020年前发射用于观测位于恒星宜居带中的行星。其中主要的目标是观测那些穿过行星大气的光线的光谱，以此来寻找和生命有关的氧和其他化学成分的信号。 这些计划最终是否能成功完全取决于“开普勒”。如果最终发现类地行星是普遍存在的，那么在未来15年内必定掀起一股仔细研究这些行星的热潮。但是如果“开普勒”最终发现宜居带中的类地行星是非常罕见的话，那么在我们的观测能力所能及的范围内就可能没有适合我们研究的目标。而探测更遥远类地行星的计划，不但在技术上还存在很大的障碍，而且也需要花很长的时间。 现在历史至少给了我们一个机会来了解太阳系外类地行星的是否是罕见的。自从哥白尼把地球从宇宙的中心拉下来以后，地球在宇宙中的地位“每况愈下”。地球不过是众多行星中的一颗，而在发现了上百颗围绕其他恒星的行星之后太阳系也显现地并不那么特殊。 但是依然有一个大问题还有待回答，那就是宇宙中是否普遍存在着大小和特性都和地球类似的行星？“开普勒”将会为我们做出解答。 （正文完）
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出自：New Scientist
发布日期：2009-02-07 扩展阅读
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2001-2009 火流星工作组制作
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