搜寻另一个地球

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  一项新发现加快了寻找太阳系外类似地球的行星的进程。
  一个国际天文学家小组发现了一颗系外行星——即位于太阳系之外的星球——比起到目前为止使用相同技术发现的其他系外行星来说,这颗星球的轨道更接近于地球。
  这颗系外行星被命名为科罗-9b(coRot-9b),是由法国航天局2006年发射的科罗天文卫星(SateUiteCoRot)探测发现的。这颗行星经过科罗天文卫星的前方时,卫星通过测量其亮度发现了它,这种测量技术叫做“凌日法”。行星的大小可以通过行星亮度的下降幅度测算出来。通过测量行星绕轨道环行一圈的时间,天文学家们能够确定行星与其母星之间的距离。
  这颗行星环绕母星一圈需要95个地球日,而它和母星之间的距离为地球和太阳之间距离的一半。但这一距离仍为使用“凌日法”发现的其他行星和母星之间距离的10倍。科罗-9b行星的表面温度是-23~157℃之间,表层气体中可能含有液态水,但主要是由氢气和氮气组成,因此不太可能有生命存在。
  “这是我们第一次有机会探测太阳系外行星的气体成分。”宾夕法尼亚州立大学的天文学助理教授贾森·莱特(Jason Wright)说,但他并未参与发现科罗-9b行星。莱特说,这一发现是寻找类似地球的、能够支持生命的行星的过程中向前迈出的重要一步,而这也是天文学最伟大的目标之一。
  天文学家们使用位于智利、以色列和特内里费——非洲海岸线边上的一个西班牙属小岛——的地面望远镜,确认了科罗-9b行星的发现,并通过测量其施加于母星之上的引力(引力会引起母星的晃动)大小确定了这颗行星的质量。
  根据质量和半径的测量结果,天文学家们估量了该行星的密度,这在了解其构成成分和结构方面具有研究价值,牛津大学的天体物理学讲师苏珊妮-艾格兰(Suzanne Aigrain)说,她是发现该行星的天文学家小组中的一员。这颗行星的中心是岩石,但其他部分则主要是由氢气和氮气构成,因此没有任何我们知道的生命形式能够在这颗行星上生存,艾格兰说。
  一凌日法“是目前最先进的技术,它并没有被广泛应用。”莱特说,“这是我们第一次探测到一颗距离母星如此之远、公转轨道如此之长的行星。”他说。之前发现的系外行星的轨道要近得多,这使得这些星球的表面温度都极其的高,并难以进行研究。
  英国埃克塞特大学的天体物理学讲师詹妮弗·佩兴特(Jennifer Patient)说,在拍摄行星方面有两个主要的技术挑战:克服来自行星和母星的光线的对比率,以及这些行星一般都距离母星较近的这样一个事实。
  科罗天文卫星使用的“凌日法”技术是通过一个望远镜来收集光线,然后这些光线被转移到一个由两部分组成的摄像机上。该摄像机的一部分用来搜寻行星,另一部分经过优化后用于探测一颗行星上的光线的微弱变化。欧洲研究人员制造了一种装置,安装在摄像机上,以屏蔽那些并非来自望远镜观测到的光线的其他光来源。
  NASA(美国国家航空航天局)的开普勒天文卫星(Kepler satellite)2009年发射,它也使用“凌日法”技术寻找类似地球的行星。莱特说,天文卫星将会“革新我们搜寻可居住行星的方式”。开普勒卫星有42个探测器,能够测量15万颗行星的亮度,并且每6秒钟储存一次数据。“拥有这种精确度的航空器还是第一次问世。”开普勒任务的首席科学研究员威廉·博鲁茨基(William Borucki)说到。
  加利福尼亚理工学院的天文学助理教授约翰·约翰逊(John Johnson)表示,科罗卫星的这些新发现,预示了天文学家们期待开普勒卫星在接下来的几年里要做的工作。约翰逊预言,开普勒卫星将在接下来的3~6年时间里发现首颗太阳系内的适宜居住的“地球”。
  为了能够真正了解到所发现的系外行星的构成成分,天文学家们需要使用一种叫做直接探测的新方法。这种方法使用一个自适应光学系统和日冕观测仪(能够阻挡来自母星的大部分光线)来拍摄行星。哈勃太空望远镜使用日冕观测仪拍摄到了一颗名为Fomalhuat的母星附近的行星,但目前还没有其他的望远镜能够做到这一点。
  智利的双子星天文台、日本的富士望远镜和智利的大望远镜正在配备直接成像仪器。NASA定于2013年投入运行的下一个太空望远镜——詹姆斯·韦伯太空望远镜(James Webb SpaceTelescope)——也将使用直接探测技术。作为科技发展项目的一部分,NASA近期为纽约的罗切斯特理工学院和麻省理工学院林肯实验室的研究人员提供了两年78.4万美元的补助金,以修复林肯实验室里的一台用于拍摄行星的光子探测仪。光子探测仪会采用数字化的方法计算单个光子的数量,麻省理工林肯实验室的一位技术员布莱恩·奥尔(BrianAuU)说。“与传统的探测器技术相比,它的优势是能够探测到具有更好的信噪比参数的暗天体。”
  “重要的是寻找行星,为了能够更好地了解我们的太阳系,我们必须了解其他的行星系是如何构成的。”博鲁茨基说。如果天文学家们能够找到大量与地球类似的行星,那么下一步就是研发寻找生命的仪器,“我们需要知道:外面是不是还有生命的存在,还是只有我们自己?”
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