8月11日,美国《大西洋月刊》网站刊登了玛丽娜·科伦撰写的《遥远的行星不再那么遥远》的文章,全文摘录如下:
与1990年代的许多事情一样,天文学中最令人兴奋的发现之一始于传真。
1994年夏天,日内瓦大学的天文学家迪迪埃·奎罗斯(Didier Queiroz)整理了通过新的望远镜技术获得的数据,这些技术测量了恒星的微妙运动。科学家认为,这种运动可能表明太阳系外有行星围绕自己的太阳运行。一颗遥远行星的引力可以拖曳它的恒星,导致它轻微摆动。以前没有人以这种方式发现过所谓的系外行星,所以当奎罗斯最终发现一颗摇摆的恒星时,他认为这可能是一个工具性错误。但神秘的颤抖并没有消失。因此,奎罗斯给他的顾问米歇尔·马约尔(Michelle Mayor)发了传真,米歇尔·马约尔(Michelle Mayor)当时正在夏威夷休假:"我想我找到了一颗行星。
这种震动揭示了一个大约是木星质量一半的世界,围绕着大约50光年外的类似太阳的恒星运行。Queiroz和他的团队根据它绕行的恒星将其命名为"51 Pegasus"。这颗行星本身的存在令人惊讶,但它也暗示了一些非同寻常的东西:一定有更多这样的行星。
系外行星有各种形状和大小
确实还有更多 - 非常,非常多。从那时起,天文学家证实银河系中有超过4,400颗系外行星。他们发现了冷热行星,熔岩散落的行星和雨水掉落的行星,棉花糖密集的行星,以及毫不夸张地说,正在蒸发到太空中的行星。但今天,天文学界比以前更不关心这一发现。"在最初的20年里,系外行星领域确实处于集邮阶段,"美国宇航局研究系外行星的天体物理学家杰西·克里斯蒂安森(Jessie Christiansen)说。"
现在,有足够的行星来真正研究它们的样子。研究人员正在推动现有技术的极限,并想象更强大的工具来补充细节,并将有吸引力的前缀exo应用于其他领域:计划外地形,部门外地质,部门外生态学和卫星外。在遥远星光的微小闪烁中,天文学家不再局限于探测新的行星,而是以前所未有的精确度研究这些遥远的世界。
虽然科学家通过一颗恒星的运动发现了51颗飞马座,但从那时起,大多数系外行星都是通过恒星的光发现的。当一颗遥远的行星在其恒星前方绕行时,它会阻挡星光的痕迹,导致我们从地球上暂时变暗。当天文学家观察一颗恒星足够长的时间并记录其变暗的数据时,他们不仅可以确认行星的存在,还可以确认该行星绕其恒星运行需要多长时间,其大气层的组成以及其表面的温度。
这些是系外行星的基础知识,通常很容易区分。但其他恒星的光包含了更多我们刚刚开始理解的信息。例如,一位天文学家研究了系外行星反射的恒星光量,以分析可能构成其表面的物质,例如冰比水更具反射性,水比尘埃更具反射性。我最近遇到的最有趣的方法之一,已经转向了通过恒星光寻找系外行星的传统方法。研究系外行星的天体物理学家莫亚·麦克蒂尔(Moia McTiel)解释说:"我们知道岩石行星会有一些颠簸的特征,如果这些行星在恒星前方转动,会不时出现,从而阻挡了更多的恒星光线。这些微小的变化可能表明地球上存在山脉,火山和其他高耸的地形。
生命的迹象令人困惑
天文学家也越来越了解系外行星的天空,使用望远镜尽可能多地观察遥远大气的特征。有大气层的行星吸收了恒星的部分光,在最终到达地球的光上留下了印记。科学家们研究了这些印记,以发现太阳系外行星大气中各种分子特征的证据:氧,氢,钠,铁甚至水蒸气。其中一些物质在宇宙中相当普遍,因此天文学家现在正在扩大他们的搜索范围,以包括一些更不寻常的生物学特征 - 即那些由生物体而不是化学过程产生的特征 - 并研究他们如何在恒星的光线下发现这种独特的印记。
直到最近,研究人员才开始在系外行星上寻找更先进的生命迹象,这些迹象被称为来自繁忙社会的无线电信号。最近,致力于寻找来自智能文明的无线电信号的项目"突破聆听"(Breakthrough Listen)与美国宇航局的凌日系外行星调查卫星(Transiting Exoplanet Survey Satellite)合作,该卫星发现了144颗隐藏在其他恒星光线中的经过验证的系外行星。几十年来,地球的无线电辐射一直在漂移到太空中,传递着关于我们存在的信息。其他行星可能也是如此。
最终,系外行星研究的动力不在于寻找新型世界,而在于寻找一个特定的世界:我们能找到另一个地球吗?到目前为止,天文学家发现的大多数行星,包括51颗飞马座(天文学变化传真的主角),都不适合居住。我们仍在寻找美国宇航局天体物理学家克里斯蒂安森所说的"系外行星的圣杯":一颗与地球大小相当的岩石行星,在其恒星的可居住轨道上运行,水不会一直冻结或蒸发,而是分布在其表面。在这样一个地方——事实上是唯一的地方——我们可以自信地说,生命可能会出现。
在数千颗已知的系外行星中,只有165颗是地球大小的岩石行星,它们比由气体制成的巨型行星更难探测到。尽管如此,天文学家仍有统计数据支持它。科学家估计,银河系中的每颗恒星都至少有一颗行星,他们认为位于恒星宜居带内的行星很常见。正如作家乔·马钱特(Joe Marchante)在她的《人类宇宙》(The Human Universe)一书中所写的那样:"即使生命不太可能发生在一个特定的星球上,我们知道仅在我们的银河系中就有数十亿次生命的机会。"
太远了,不能参观
但是,正如系外行星研究中经常发生的那样,技术仍在追赶这一理论。例如,为了尝试McTil的超科学地形学方法,天文学界需要比目前运行的更强大的仪器。天文学家只能幻想看到像别人的城市灯光一样美妙的东西,或者像为抵御致命的超新星而建造的防爆屏障一样引人注目的东西。尽管有所有这些新的研究,我们距离拍摄分辨率大于单个像素的小型岩石行星还有很长的路要走。
对系外行星的研究让我想起了阿波罗登月,这是人类唯一去过的其他世界。当阿姆斯特朗、奥尔德林和柯林斯从那次旅行回来时,他们填写了一份海关表格,称"月球"为他们的出发地,并宣布月球岩石和月球土壤样本为随身携带物品。那张小纸把月亮变成了一个人们可以真正到达和行走的地方。人类可能会再次造访月球,也许有一天火星会成为一个造访的地方。
我们当然可以尝试以某种方式在某个地方制造系外行星——正如耶鲁大学人类学家丽莎·梅塞里(Lisa Messeri)所说,用很好的插图,写到科学家如何帮助公众将系外行星等科学目标视为现实世界。也许这给了我们中的一些人 - 不花很多时间分析星光的非科学家 - 一种模糊的感觉。"能够确定相似性 - 即使我们无法到达那里 - 就像以某种方式缩小宇宙并让我们感到更加紧密地联系在一起,"Messery说。"
然而,在可预见的未来,系外行星将仍然非常遥远和抽象。即使以光速的十分之一,也需要几十年的时间才能到达我们最近的恒星周围的地球大小的行星。对太阳系外行星的研究总是回到一个悲伤但不可改变的事实:天文学的很大一部分试图理解地球上的一切,而我们能到达的地方总是有限的。
来源:参考新闻网