到太陽系外尋找“第二地球”

本報駐美國特約記者 丁 雨 本報特約記者 王思潮 諸葛炎

藍色地球是宇宙中獨特的存在嗎？我們這些地球上的生命是孤獨的嗎？長久以來，科學家們一直在努力尋找這些問題的答案。隨著美國東部時間3月6日22時49分（北京時間3月7日11時49分），人類第一臺專門用于尋找類地行星的“開普勒”空間望遠鏡發射升空，在未來3年多的時間里，它能否找到地球的“兄弟姐妹”，將成為天文學界未來幾年中最大的懸念。

對太陽系外行星進行“普查”

要尋找外星生命，首先得找到適合生命存在的環境。科學家認為，類地行星最適合生命存在，有生命存在的行星要求很苛刻，為確保引力大小適度，它的質量必須在地球的一半到兩倍之間；距離恒星也不能太遠或太近，并保證表面上有液態水存在。而此前的天文觀測手段有限，觀察到的行星數量并不多。由于行星體積遠小于恒星，本身不發光的特點又使它常被恒星的光芒所掩蓋，因此一直到上世紀90年代人類才第一次確認太陽系以外的行星存在。截至2009年3月3日，已發現了342顆太陽系外行星，不過其中絕大多數屬于類木行星，即類似木星那樣由氣體組成、體積比較大的行星，據信其中沒有一顆適于生命存在。

這次發射的“開普勒”空間望遠鏡更類似于對太陽系外行星進行的一次“普查”，它將花費3年半的時間調查超過10萬顆恒星，從中尋找出類地行星在宇宙中的稀少程度。“開普勒”空間望遠鏡是依靠行星“凌日”的現象來尋找類地行星。行星圍繞恒星轉動時，會阻擋一部分恒星的光，這就是行星“凌日”，觀察到這樣的現象就可確定這顆恒星周圍存在行星，并能根據“凌日”的間隔和亮度等確定行星的軌道、溫度和大小。這就像人們看到遠處有一輛亮著車燈的汽車，當一只小蟲從車前經過時，可通過光線變化推斷蟲子的大小。

“開普勒”望遠鏡：簡單而特殊

“開普勒”望遠鏡呈圓筒狀，運行在與地球相同、與地球同速繞太陽運行的軌道上，以避開太陽的遮擋。它上面的科學儀器只有1臺，就是迄今世界最大、靈敏度極高的光度計，可以探測目標星球所發射出來的光子數量的細微變化。如果把“開普勒”的鏡頭對準地球上的某一小鎮，光度計可以偵測到一個開著電筒走過的人。光度計的主反射鏡核心是一個直徑0.95米的施密特望遠鏡。在透鏡背后，有一排42塊CCD組成的接收器，這相當于1臺9500萬像素的數碼相機。它的靈敏度是如此之高，以至于在太空中可以發現地球上晚間一盞普通燈被關閉的光線變化。據介紹，“開普勒”能探測到小至0.002%的微弱亮度變化，相當于“一只跳蚤跳過車前燈”。

“開普勒”望遠鏡將目標鎖定在銀河系天鵝星座與天琴星座之間的一小塊天區，每半個小時檢測一次距離在586.8光年到2999.2光年之間的10萬多顆恒星的亮度變化。這里是銀河系類似太陽的恒星最密集的區域之一，同時也不會受到太陽光線的干擾。行星“凌日”現象通常只連續幾小時至十幾小時，所以必須頻繁測量恒星的亮度，并把測量到的數據進行統計。“開普勒”觀測的數據將以連續的方式不間斷地存儲下來，每月向地球傳回1次。這些數據被傳送到科羅拉多大學巨石城分校大氣與太空物理學實驗室，該實驗室再把這些數據傳送到美國巴爾的摩的太空望遠鏡科學院。最后由美國航空航天局的阿姆斯研究中心進行數據的科學分析。

無論結果如何意義都重大

天文學家一致認為，無論“開普勒”找到的類地行星數量如何，這一項目均具有重要意義。它的發現結果將可決定未來太空探險任務的方向，究竟該不該花費力氣尋找外星生物。

如果發現較多類地行星，則意味著生命在銀河系內可能很普遍，并為未來的任務指明道路，類地行星是否存在其他和生命有關的證據將成為未來研究的重點。科研人員可利用今后研制的空間望遠鏡進一步詳細觀測，如果接下來發現這些行星上存在水或氧氣的化學特征，意味著可能有生命存在。美歐將分別實施“類地行星發現者”和“達爾文”計劃，它們將在2020年前發射用于觀測位于恒星宜居帶中的行星，主要目標是觀測那些穿過行星大氣的光線的光譜，以此來尋找和生命有關的氧和其他化學成分的信號。

不過，如果“開普勒”最終發現類地行星極少或沒有，那也是一項意義深遠的發現，這說明地球可能是宇宙中的一個特例，人類可能是宇宙中唯一智慧生命，這也將意味著不可能有什么“星球大戰”。而人類要探測更遙遠的類地行星，在技術上存在很大的障礙，而且也需要花很長的時間。▲