太陽(yáng)系外有多少個(gè)地球？直到現(xiàn)在也幾乎沒(méi)有答案，原因就在于目前的天文觀測(cè)還不足以探測(cè)到這些“特殊”的行星。
但是隨著2009年3月5日美國(guó)航天局（NASA）開(kāi)普勒空間望遠(yuǎn)鏡的上天，我們將可能揭開(kāi)這些“特殊”行星的面紗。
原有觀測(cè)方法存有缺陷
“我們都希望存在許多這樣的行星，”“開(kāi)普勒”的首席科學(xué)家、NASA艾姆斯研究中心的威廉·博勒基（WilliamBorucki）說(shuō)，“如果有許多太陽(yáng)系外地球的存在，那么就可能會(huì)有許多生命。也許甚至有地外文明正等著我們和他們聯(lián)系。”
通過(guò)地面上望遠(yuǎn)鏡對(duì)引力透鏡的觀測(cè)以及2006年發(fā)射的“科羅”外星行星探測(cè)器對(duì)行星凌星的觀測(cè)，已經(jīng)發(fā)現(xiàn)了兩顆比地球稍大的太陽(yáng)系外行星。這兩顆可能由巖石組成的行星的質(zhì)量約為地球的幾倍，都圍繞著紅矮星Gliese581轉(zhuǎn)動(dòng)。兩者中至少有一顆位于宜居帶中，不過(guò)非常靠近宜居帶的邊緣，因此還很難確定它們的表面是否真能有液態(tài)水的存在。
問(wèn)題的關(guān)鍵在于目前發(fā)現(xiàn)這些行星的方法。大部分的太陽(yáng)系外行星是通過(guò)“視向速度”方法被發(fā)現(xiàn)的，它通過(guò)尋找恒星光譜中可能是由于行星的引力作用而產(chǎn)生的周期性運(yùn)動(dòng)信號(hào)來(lái)探測(cè)它們。不過(guò)這一方法對(duì)于和地球質(zhì)量相仿的低質(zhì)量行星并不敏感。
兩大優(yōu)勢(shì)，觀測(cè)更敏感
“開(kāi)普勒”就是專(zhuān)門(mén)設(shè)計(jì)來(lái)尋找這些“失落”的世界。它通過(guò)監(jiān)測(cè)超過(guò)10萬(wàn)顆恒星的周期性亮度變化，就能在行星出現(xiàn)在恒星和“開(kāi)普勒”之間的時(shí)候來(lái)發(fā)現(xiàn)它。
“開(kāi)普勒”會(huì)在遠(yuǎn)離地球的軌道上圍繞太陽(yáng)轉(zhuǎn)動(dòng)，以避免地球?qū)λ^測(cè)的干擾。這就使得它可以在三年半的時(shí)間里不間斷地觀測(cè)同一片天區(qū)。與之形成對(duì)比的是，“科羅”是圍繞地球轉(zhuǎn)動(dòng)的，因此地球會(huì)遮擋住它的視線。同時(shí)為了避免陽(yáng)光對(duì)觀測(cè)的影響，因此“科羅”對(duì)同一片天區(qū)的最長(zhǎng)連續(xù)觀測(cè)時(shí)間只有五個(gè)月。
由于可以長(zhǎng)時(shí)間的監(jiān)測(cè)目標(biāo)，“開(kāi)普勒”至少能看到三次軌道周期為一年的行星凌星。這是確認(rèn)這些嚴(yán)格周期性事件所需的最少觀測(cè)次數(shù)，由此才能排除諸如恒星亮度自身漲落等干擾因素。
同時(shí)“開(kāi)普勒”也會(huì)比“科羅”靈敏得多。它的有效直徑為95厘米，是“科羅”的3.5倍。這使得它可以看到大小只有地球一半、和火星差不多大的行星。
一周聯(lián)系望遠(yuǎn)鏡兩次
來(lái)自科羅拉多大學(xué)巨石城分校大氣與太空物理學(xué)實(shí)驗(yàn)室（LASP）的20名學(xué)生和16名專(zhuān)家組成的小組，將在科羅拉多大學(xué)研究園的LASP太空技術(shù)大樓里操縱開(kāi)普勒望遠(yuǎn)鏡在佛羅里達(dá)卡納維拉爾角的發(fā)射升空。
LASP任務(wù)操作與數(shù)據(jù)分析主管比爾·波塞爾表示，此科羅拉多大學(xué)巨石城分校任務(wù)操作小組正在和貝爾公司通力合作。貝爾公司制造了開(kāi)普勒望遠(yuǎn)鏡的主要部件———一個(gè)直徑一米大望遠(yuǎn)鏡和眾多感光微芯片以及開(kāi)普勒望遠(yuǎn)鏡飛行系統(tǒng)，并對(duì)此任務(wù)的操作工作提供支持。
一旦開(kāi)普勒望遠(yuǎn)鏡進(jìn)入狩獵行星的階段，LASP開(kāi)普勒任務(wù)控制小組將一周聯(lián)系此望遠(yuǎn)鏡兩次，以監(jiān)視其上面配備的儀器，包括傳感器、電池定位控制系統(tǒng)、電壓和溫度以及負(fù)載指令。波塞爾表示，此望遠(yuǎn)鏡將受令每月指向地球一次，將數(shù)據(jù)“傾卸”給美國(guó)航天局分布在地球赤道附近的深空監(jiān)測(cè)網(wǎng)，之后，這些數(shù)據(jù)將被傳送到科羅拉多大學(xué)巨石城分校大氣與太空物理學(xué)實(shí)驗(yàn)室，此傳輸工作有時(shí)會(huì)持續(xù)36到48個(gè)小時(shí)。
接著，LASP將這些數(shù)據(jù)傳送到美國(guó)巴爾的摩的太空望遠(yuǎn)鏡科學(xué)院，之后再由美國(guó)航天局的阿姆斯研究中心進(jìn)行數(shù)據(jù)的科學(xué)分析。
期待“開(kāi)普勒”的答卷
沒(méi)有人知道“開(kāi)普勒”能發(fā)現(xiàn)多少顆和地球相仿的行星，但是發(fā)現(xiàn)大量和木星大小的太陽(yáng)系外行星應(yīng)該是不在話下的。大約15%%的類(lèi)太陽(yáng)恒星會(huì)具有類(lèi)木行星。由于形成木星需要大量的物質(zhì)，因此博勒基說(shuō)：“我們認(rèn)為木星的形成要比地球難得多。”
無(wú)論“開(kāi)普勒”發(fā)現(xiàn)了什么，都會(huì)使得太陽(yáng)系外行星探測(cè)進(jìn)入下一個(gè)紀(jì)元。如果類(lèi)地行星是普遍存在的，那么未來(lái)的計(jì)劃將仔細(xì)地研究其中是否有氧存在以及其他和生命有關(guān)的證據(jù)。
NASA和歐洲空間局（ESA）正在分別評(píng)估“類(lèi)地行星發(fā)現(xiàn)者”和“達(dá)爾文”計(jì)劃，它們計(jì)劃在2020年前發(fā)射用于觀測(cè)位于恒星宜居帶中的行星。其中主要的目標(biāo)是觀測(cè)那些穿過(guò)行星大氣的光線的光譜，以此來(lái)尋找和生命有關(guān)的氧和其他化學(xué)成分的信號(hào)。
這些計(jì)劃最終是否能成功完全取決于“開(kāi)普勒”。如果最終發(fā)現(xiàn)類(lèi)地行星是普遍存在的，那么在未來(lái)15年內(nèi)必定掀起一股仔細(xì)研究這些行星的熱潮。但是如果“開(kāi)普勒”最終發(fā)現(xiàn)宜居帶中的類(lèi)地行星是非常罕見(jiàn)的話，那么在我們的觀測(cè)能力所能及的范圍內(nèi)就可能沒(méi)有適合我們研究的目標(biāo)。而探測(cè)更遙遠(yuǎn)類(lèi)地行星的計(jì)劃，不但在技術(shù)上還存在很大的障礙，而且也需要花很長(zhǎng)的時(shí)間。
現(xiàn)在歷史至少給了我們一個(gè)機(jī)會(huì)來(lái)了解太陽(yáng)系外類(lèi)地行星是否是罕見(jiàn)的。自從哥白尼把地球從宇宙的中心拉下來(lái)以后，地球在宇宙中的地位“每況愈下”。地球不過(guò)是眾多行星中的一顆，而在發(fā)現(xiàn)了上百顆圍繞其他恒星的行星之后太陽(yáng)系也顯現(xiàn)的并不那么特殊。
宇宙中是否普遍存在著大小和特性都和地球類(lèi)似的行星？“開(kāi)普勒”將會(huì)為我們做出解答。
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