到太阳系外寻找“第二地球”

本报驻美国特约记者 丁 雨 本报特约记者 王思潮 诸葛炎

蓝色地球是宇宙中独特的存在吗？我们这些地球上的生命是孤独的吗？长久以来，科学家们一直在努力寻找这些问题的答案。随着美国东部时间3月6日22时49分（北京时间3月7日11时49分），人类第一台专门用于寻找类地行星的“开普勒”空间望远镜发射升空，在未来3年多的时间里，它能否找到地球的“兄弟姐妹”，将成为天文学界未来几年中最大的悬念。

对太阳系外行星进行“普查”

要寻找外星生命，首先得找到适合生命存在的环境。科学家认为，类地行星最适合生命存在，有生命存在的行星要求很苛刻，为确保引力大小适度，它的质量必须在地球的一半到两倍之间；距离恒星也不能太远或太近，并保证表面上有液态水存在。而此前的天文观测手段有限，观察到的行星数量并不多。由于行星体积远小于恒星，本身不发光的特点又使它常被恒星的光芒所掩盖，因此一直到上世纪90年代人类才第一次确认太阳系以外的行星存在。截至2009年3月3日，已发现了342颗太阳系外行星，不过其中绝大多数属于类木行星，即类似木星那样由气体组成、体积比较大的行星，据信其中没有一颗适于生命存在。

这次发射的“开普勒”空间望远镜更类似于对太阳系外行星进行的一次“普查”，它将花费3年半的时间调查超过10万颗恒星，从中寻找出类地行星在宇宙中的稀少程度。“开普勒”空间望远镜是依靠行星“凌日”的现象来寻找类地行星。行星围绕恒星转动时，会阻挡一部分恒星的光，这就是行星“凌日”，观察到这样的现象就可确定这颗恒星周围存在行星，并能根据“凌日”的间隔和亮度等确定行星的轨道、温度和大小。这就像人们看到远处有一辆亮着车灯的汽车，当一只小虫从车前经过时，可通过光线变化推断虫子的大小。

“开普勒”望远镜：简单而特殊

“开普勒”望远镜呈圆筒状，运行在与地球相同、与地球同速绕太阳运行的轨道上，以避开太阳的遮挡。它上面的科学仪器只有1台，就是迄今世界最大、灵敏度极高的光度计，可以探测目标星球所发射出来的光子数量的细微变化。如果把“开普勒”的镜头对准地球上的某一小镇，光度计可以侦测到一个开着电筒走过的人。光度计的主反射镜核心是一个直径0.95米的施密特望远镜。在透镜背后，有一排42块CCD组成的接收器，这相当于1台9500万像素的数码相机。它的灵敏度是如此之高，以至于在太空中可以发现地球上晚间一盏普通灯被关闭的光线变化。据介绍，“开普勒”能探测到小至0.002%的微弱亮度变化，相当于“一只跳蚤跳过车前灯”。

“开普勒”望远镜将目标锁定在银河系天鹅星座与天琴星座之间的一小块天区，每半个小时检测一次距离在586.8光年到2999.2光年之间的10万多颗恒星的亮度变化。这里是银河系类似太阳的恒星最密集的区域之一，同时也不会受到太阳光线的干扰。行星“凌日”现象通常只连续几小时至十几小时，所以必须频繁测量恒星的亮度，并把测量到的数据进行统计。“开普勒”观测的数据将以连续的方式不间断地存储下来，每月向地球传回1次。这些数据被传送到科罗拉多大学巨石城分校大气与太空物理学实验室，该实验室再把这些数据传送到美国巴尔的摩的太空望远镜科学院。最后由美国航空航天局的阿姆斯研究中心进行数据的科学分析。

无论结果如何意义都重大

天文学家一致认为，无论“开普勒”找到的类地行星数量如何，这一项目均具有重要意义。它的发现结果将可决定未来太空探险任务的方向，究竟该不该花费力气寻找外星生物。

如果发现较多类地行星，则意味着生命在银河系内可能很普遍，并为未来的任务指明道路，类地行星是否存在其他和生命有关的证据将成为未来研究的重点。科研人员可利用今后研制的空间望远镜进一步详细观测，如果接下来发现这些行星上存在水或氧气的化学特征，意味着可能有生命存在。美欧将分别实施“类地行星发现者”和“达尔文”计划，它们将在2020年前发射用于观测位于恒星宜居带中的行星，主要目标是观测那些穿过行星大气的光线的光谱，以此来寻找和生命有关的氧和其他化学成分的信号。

不过，如果“开普勒”最终发现类地行星极少或没有，那也是一项意义深远的发现，这说明地球可能是宇宙中的一个特例，人类可能是宇宙中唯一智慧生命，这也将意味着不可能有什么“星球大战”。而人类要探测更遥远的类地行星，在技术上存在很大的障碍，而且也需要花很长的时间。▲