接棒開普勒，TESS開啟“尋親”路

土豆泥

據(jù)說，再過50億年太陽就要“壽終正寢”了。在消失之前，太陽會(huì)變成紅巨星，整個(gè)體積擴(kuò)大2倍，然后把它的“小弟”地球一起“帶走”。雖然相比于人的一生，50億年很漫長，而且再過50億年太陽也未必會(huì)消失。但從為子子孫孫考慮的角度，人們還是覺得尋找個(gè)地球“親兄弟”做“備份”更保險(xiǎn)。另外，考慮到人口的增多、地球資源的減少、環(huán)境的破壞等因素，給地球找個(gè)“親兄弟”也是一個(gè)很有必要的事情。目前，這一“尋親”的任務(wù)就落在了空間望遠(yuǎn)鏡身上。

待在太空中“尋親”

和我們平時(shí)見到的望遠(yuǎn)鏡不同，這些被委以重任的望遠(yuǎn)鏡是在浩瀚的宇宙中工作的。它們需要和衛(wèi)星一起搭乘火箭升空，在到達(dá)目的地后開始“尋親”工作。而工作地點(diǎn)選在太空而不是人們控制更方便的地面，是因?yàn)樗鼈儾捎昧肆栊欠榈厍颉皩びH”。

在宇宙中行星是圍繞恒星轉(zhuǎn)動(dòng)的，就像地球總是繞著太陽跑圈一樣。因?yàn)樾行遣话l(fā)光也不透明，所以在它繞國跑的過程中，總會(huì)遮擋一部分恒星的光芒使恒星的亮度發(fā)生改變，而凌星法就是通過恒星亮度變暗來推測行星存在的方法。因?yàn)榇髿鈱訒?huì)對星光產(chǎn)生干擾，待在地面的望遠(yuǎn)鏡很難觀測到恒星明暗變化的信號，所以只好把工作地點(diǎn)選在太空。

開普勒的“正反面”

說起空間望遠(yuǎn)鏡，相信很多人都聽過開普勒的大名。從2009年發(fā)射至今，開普勒已經(jīng)發(fā)現(xiàn)了3 500多個(gè)行星，可謂戰(zhàn)績顯赫。雖然開普勒為地球找到了很多個(gè)“親兄弟”候選人，貢獻(xiàn)巨大，但耀眼的戰(zhàn)績并不能掩蓋它的缺點(diǎn)——狹窄的視野。開普勒在太空中只能監(jiān)測很小的一片區(qū)域，并且監(jiān)測的區(qū)域還幾乎是固定不變的。為了找到更多的恒星樣本，開普勒只能以增加距離獲得更大視野。然而，隨著距離的增加，接收到的恒星發(fā)出的光會(huì)越弱，微弱的光線不僅降低了數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性，還使得一些測量工作根本無法進(jìn)行。就這樣，“尋親健將”開普勒給人們出了一道進(jìn)退兩難的題。

TESS拿下“接力棒”

本身的局限陛已經(jīng)給開普勒的工作帶了危機(jī)，雪上加霜的是，在2012年，它的一個(gè)反作用輪出了問題，隨后在2013年又壞掉了一個(gè)。本身的局限加上接二連三的打擊讓開普勒的“尋親生涯”進(jìn)入了末期，在“發(fā)揮余熱”進(jìn)行了幾年“K2計(jì)劃”工作之后，開普勒迎來了它的“繼承人”——凌日系外行星巡天測量衛(wèi)星（簡稱“TESS”），TESS將接棒開普勒，開啟地球“尋親”新征程。

相比于開普勒，TESS的視野要寬廣很多。這個(gè)優(yōu)勢主要通過三方面實(shí)現(xiàn)。首先，TESS所攜帶的望遠(yuǎn)鏡口徑要比開普勒小很多，因?yàn)橥h(yuǎn)鏡的接收面積和視場大小互為倒數(shù)，所以“身材苗條”的TESS視野會(huì)更加寬廣；其次，和開普勒的單兵作戰(zhàn)不同，TESS可是“四兄弟齊上陣”，這可是用實(shí)際行動(dòng)告訴大家，什么叫“人多力量大”；最后，TESS還可以通過旋轉(zhuǎn)，覆蓋不同方向的不同區(qū)域，這一點(diǎn)可比只能“盯一個(gè)地方”的開普勒強(qiáng)多了。

“趕時(shí)間的大忙人”

接過了接力棒，TESS就要開足馬力工作了。在接下來的2年里，TESS的視野將覆蓋整個(gè)天球（指一個(gè)以測者為球心、半徑無限長的假想球面）的90%左右。在TESS的計(jì)劃里，整個(gè)天球會(huì)被分成26個(gè)區(qū)域，每個(gè)區(qū)域觀測1個(gè)月左右的時(shí)間。

雖然TESS的能力比開普勒強(qiáng)很多，但在觀測過程中TESS也有難處。在用凌星法尋找行星的時(shí)候，科學(xué)家希望觀測到的信號能夠重復(fù)出現(xiàn)，這樣可以證明不是儀器本身造成光線的明暗變化。然而，TESS跟一顆恒星“對眼”的時(shí)間只有1個(gè)月，這個(gè)時(shí)間根本等不到一些長周期行星的再次歸來，TESS成了一個(gè)“趕時(shí)間的大忙人”，也是科學(xué)家在考慮經(jīng)費(fèi)時(shí)不得不做出的選擇。

考慮到這個(gè)難處，TESS把注意力集中在了紅矮星身上。紅矮星不僅表面溫度和亮度比太陽低，質(zhì)量也比太陽小很多。溫度的降低拉近了宜居帶，質(zhì)量的減少則縮短了行星運(yùn)行的周期。身處宜居帶內(nèi)的行星繞著主星轉(zhuǎn)1圈只需要幾周時(shí)間，這就和待1個(gè)月的TESS有了再次相見的機(jī)會(huì)。

讓“尋親”進(jìn)行下去

不過，除了開普勒和TESS，還會(huì)有其他成員加入到“尋親隊(duì)伍”中嗎？答案是肯定的，并且是很多。比如，計(jì)劃在2018年底發(fā)射、用于觀測那些已經(jīng)證明有行星環(huán)繞的恒星并收集數(shù)據(jù)的CHEOPS；計(jì)劃于2020年發(fā)射、配備強(qiáng)大的凌星光譜觀測工具的JWST；計(jì)劃于2026年發(fā)射、TSEE的“進(jìn)化版”PLATO，等等。相信，在它們的努力下，會(huì)有越來越多的系外行星進(jìn)入人們的視野，說不定哪天就出現(xiàn)了個(gè)地球的“親兄弟”。

無論這些“尋親高手”最終能否在浩瀚的宇宙中找到地球的“親兄弟”，保護(hù)環(huán)境、愛護(hù)地球都是我們應(yīng)該做、并且要一直堅(jiān)持做的事情。我們保護(hù)地球并不僅僅是因?yàn)樗奈ㄒ唬€因?yàn)檫@是我們出生、成長的地方，是給予我們溫暖的家園。低碳出行、不亂扔垃圾、不浪費(fèi)資源……用實(shí)際行動(dòng)告訴地球，它的“親人”其實(shí)一直都在。