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美國東部時(shí)間4月18日傍晚，肩負(fù)尋找系外行星任務(wù)的全新探測(cè)器“苔絲(TESS)”（凌日系外行星勘測(cè)衛(wèi)星）升空(詳見本站《NASA新衛(wèi)星TESS搭載獵鷹9號(hào)火箭執(zhí)行發(fā)射升空： 尋找系外新地球》一文)。它將接棒“開普勒”望遠(yuǎn)鏡，繼續(xù)在茫茫宇宙中尋找系外行星。系外行星為何如此受到地球人類的關(guān)注？新一代的“苔絲”能否慧眼識(shí)星，開啟人類研究系外行星的新時(shí)代？

為什么要尋找系外行星

“苔絲”是2009年升空的“開普勒太空望遠(yuǎn)鏡”的繼任者?！伴_普勒”設(shè)計(jì)任務(wù)期3．5年，幾經(jīng)磨難，目前仍在服役中。但“好摘的果子都摘完了”，天文學(xué)家希望給太陽系外的行星鄰居做更詳細(xì)的“普查”，因此“苔絲”接棒上場(chǎng)了。

在肯尼迪宇航中心的“苔絲”探測(cè)衛(wèi)星。 NASA 圖

人們尋找系外行星主要試圖回答3個(gè)“終極問題”：

第一、我們從哪里來？

這是目前系外行星研究中科學(xué)意義最強(qiáng)的領(lǐng)域，其中包括行星起源過程中的碰撞和氣體吸積以及新型動(dòng)力演化過程中的共振、橢圓軌道和混沌現(xiàn)象等。

第二、我們是宇宙中孤獨(dú)的文明嗎？

物理學(xué)家費(fèi)米曾提出過一個(gè)著名問題：“他們都在哪兒呢？”自從知道地球并非宇宙的中心，人們就猜測(cè)或許有地外文明的存在，但對(duì)水星、火星等太陽系行星的探索尚未找到生命存在的證據(jù)，于是科學(xué)家們把觸角伸向了系外行星。

第三、我們要到哪里去？

在地球資源枯竭后找到“另一個(gè)地球”是眾多科幻小說的主題，現(xiàn)在發(fā)現(xiàn)宜居星球已經(jīng)成為嚴(yán)肅的科學(xué)研究。2016年，一個(gè)國際團(tuán)隊(duì)發(fā)現(xiàn)一顆環(huán)繞比鄰星運(yùn)行的行星可能具有適合生命繁衍的環(huán)境，激發(fā)了人類尋找“第二地球”的熱情。

“苔絲”任務(wù)負(fù)責(zé)人、美國麻省理工學(xué)院天體物理學(xué)家喬治·里克說：“我們?yōu)槲磥硐低庑行茄芯康於ɑA(chǔ)，不僅是21世紀(jì)，還包括22世紀(jì)，甚至1000年以后，‘苔絲’都將以建立了最好、最明亮的太陽系鄰居體系而被銘記?！?/p>

系外行星為何難找

目前已知僅銀河系中的恒星數(shù)量就數(shù)以千億計(jì)，太陽系外行星的數(shù)量必然不在少數(shù)。

太陽系的行星在各主要的古老文明中均有記載，但確認(rèn)系外行星的存在卻是最近30年的事。

1988年，天文學(xué)家通過間接手段發(fā)現(xiàn)距地球45光年外仙王座的少衛(wèi)增八A疑似有一顆系外行星，但直到2003年才確認(rèn)了結(jié)果。

1992年，天文學(xué)家首次確認(rèn)圍繞脈沖星旋轉(zhuǎn)的兩顆系外行星，1995年，才第一次確認(rèn)發(fā)現(xiàn)圍繞一顆主序星旋轉(zhuǎn)的系外行星。

系外行星如此難找，主要是因?yàn)榕c耀眼恒星不同，自身不發(fā)光的系外行星掩藏在恒星光輝中，很難被準(zhǔn)確觀測(cè)。為了“看到”系外行星，天文學(xué)家可謂使出渾身解數(shù)。

在10多種觀測(cè)方法中，徑向速度法和凌日光度法是兩種主要的間接探測(cè)方法。其中，凌日光度法可以確定行星的半徑。其原理是行星穿過母星時(shí)，母星的亮度會(huì)基于母星和行星的相對(duì)大小而微弱變暗，地球大小的行星“凌過”太陽大小的恒星時(shí)僅造成恒星變暗0．008％，因此需要探測(cè)設(shè)備具備“火眼金睛”才可能看得清。

這顆衛(wèi)星有什么絕活

美國夏威夷大學(xué)天文學(xué)家丹尼爾·胡貝爾說：“‘苔絲’是我們理解行星和其母星的規(guī)則改變者。”具體來看，探測(cè)器“苔絲”主要有三大絕活。

第一，它看得遠(yuǎn)。據(jù)美航天局介紹，“苔絲”將掃描約20萬顆太陽附近的明亮恒星，尋找“凌星”的系外行星。

兩年內(nèi)，“苔絲”將掃描全天約85％的區(qū)域，將其分為26個(gè)不同部分，飛行器上的照相機(jī)對(duì)每個(gè)部分仔細(xì)觀察27天。

與“前輩”開普勒相比，苔絲的觀測(cè)視野要廣400倍?！疤z”觀察到的恒星也比開普勒任務(wù)觀察到的恒星亮30倍到100倍，可供地基和天基望遠(yuǎn)鏡更加方便地進(jìn)行后續(xù)研究。

第二，它找得多。這顆衛(wèi)星預(yù)計(jì)將發(fā)現(xiàn)“大批”系外行星，可能包括數(shù)千顆系外行星候選者，大幅增加目前已知的系外行星數(shù)量。

資料顯示，開普勒任務(wù)確認(rèn)發(fā)現(xiàn)了2600多顆系外行星，但沒發(fā)現(xiàn)的都是掩藏在明亮恒星光芒下的“難啃的骨頭”，需要“眼更尖”、“不怕晃”的“苔絲”繼承使命。

第三，它有“后手”。找出數(shù)千顆候選系外行星后，“苔絲”還可以同地基望遠(yuǎn)鏡的后續(xù)觀測(cè)配合，確認(rèn)系外行星的真實(shí)身份，如行星質(zhì)量等。運(yùn)用已知的行星大小、軌道和質(zhì)量，科學(xué)家還可推斷出行星組分，即它們是像地球一樣的巖石行星，還是像木星一樣的氣態(tài)行星，或是更為不同尋常。

美航天局“苔絲”項(xiàng)目科學(xué)家史蒂芬·萊因哈特說，這一探測(cè)器尋找的目標(biāo)可成為未來幾十年科學(xué)研究的主要內(nèi)容，這是系外行星研究新時(shí)代的開始。

（原標(biāo)題：為何大費(fèi)周章尋找系外行星？人們?cè)噲D回答3個(gè)“終極問題”）