據(jù)物理學(xué)家組織網(wǎng)站報(bào)道，近日，一名美國(guó)科學(xué)家指出，人們?cè)陂_(kāi)展系外宜居行星搜尋時(shí)應(yīng)當(dāng)更加保守，這也應(yīng)當(dāng)成為未來(lái)設(shè)計(jì)類似“類地行星搜尋者”(TPF)等專門空間望遠(yuǎn)鏡設(shè)備時(shí)應(yīng)當(dāng)注意的
據(jù)物理學(xué)家組織網(wǎng)站報(bào)道，近日，一名美國(guó)科學(xué)家指出，人們?cè)陂_(kāi)展系外宜居行星搜尋時(shí)應(yīng)當(dāng)更加保守，這也應(yīng)當(dāng)成為未來(lái)設(shè)計(jì)類似“類地行星搜尋者”(TPF)等專門空間望遠(yuǎn)鏡設(shè)備時(shí)應(yīng)當(dāng)注意的。
這種更加保守的原則意味著我們要搜尋的系外行星應(yīng)當(dāng)在其地表?yè)碛幸簯B(tài)水，并且擁有液態(tài)或固態(tài)的表面，而不是像木星和土星那樣的氣態(tài)巨行星。太陽(yáng)系中的宜居帶范圍是指代液態(tài)水能在行星體地表穩(wěn)定存在的區(qū)域，一般認(rèn)為在這樣的條件下生命將可以存在。由于液態(tài)水對(duì)于生命的重要性，如何定義宜居帶便成了搜尋存在生命的其它行星時(shí)的關(guān)鍵問(wèn)題，如何定義宜居帶也將決定我們?cè)谖磥?lái)將如何設(shè)計(jì)我們的下一代專用于進(jìn)行系外行星和生命搜尋的先進(jìn)望遠(yuǎn)鏡。
詹姆斯·卡斯汀(James Kasting)是美國(guó)賓州大學(xué)地球科學(xué)教授，他表示：“這是一個(gè)最宏大也最古老的問(wèn)題，科學(xué)家們一直在嘗試進(jìn)行回答，那就是：地球是唯一的嗎?”他說(shuō)：“美國(guó)宇航局正在太陽(yáng)系內(nèi)部的其它天體搜尋生命跡象，但我們中的一些人認(rèn)為，或許對(duì)圍繞其它恒星運(yùn)行的系外行星展開(kāi)搜尋將會(huì)是回答這一問(wèn)題最好的方法。”
最近與卡斯汀一同工作的一名博士后拉維·科帕拉普(Ravi Kopparapu)進(jìn)行了一項(xiàng)研究，提出小質(zhì)量的M型恒星周圍宜居帶范圍內(nèi)存在與地球相似的系外行星的概率大約為0.4~0.5.這也就是說(shuō)，如果你要想找到4顆與地球相似的系外行星，你大約只需要對(duì)10顆M型恒星周圍進(jìn)行搜尋即可。這一估算數(shù)值來(lái)自美國(guó)宇航局的開(kāi)普勒空間望遠(yuǎn)鏡，其連續(xù)4年對(duì)大量恒星進(jìn)行精確測(cè)光觀測(cè)以搜尋其近旁隱匿的系外行星。在此之前，科學(xué)家們給出的概率估算值是0.1左右，這就迫使天文學(xué)家們不得不檢視更多更遠(yuǎn)的恒星目標(biāo)。
而更新的一項(xiàng)估算研究由參加開(kāi)普勒科學(xué)會(huì)議的天文學(xué)家埃里克·佩提古拉(Eric Petigura)和他的同事們?cè)诮衲甑?1月初宣布，他們對(duì)類太陽(yáng)恒星周圍的這一概率進(jìn)行了估算，結(jié)果為0.22左右。不過(guò)卡斯汀和科帕拉普認(rèn)為佩提古拉小組的估算結(jié)果可能要比實(shí)際情況高出了兩倍左右，因?yàn)樗麄冊(cè)谶M(jìn)行計(jì)算時(shí)采用的宜居帶定義太過(guò)寬泛和樂(lè)觀了。如果情況的確如此，那么這一估算值將會(huì)下降為0.1左右。
傳統(tǒng)上而言，一顆行星能否支持在其地表存在液態(tài)水一直被認(rèn)為是判斷其能否支持生命存在的依據(jù)之一。盡管也有人提出僅僅依賴地下水體同樣足以維持生命的存在，但要想檢驗(yàn)這一理論目前來(lái)看還遠(yuǎn)遠(yuǎn)不可能，因此天文學(xué)家們目前的注意力仍然應(yīng)該是集中于對(duì)地表水的關(guān)注。
卡斯汀在一篇論文中寫道：“我們所知的所有生命形式都是碳基生命，并且至少在其生命的某一階段都需要液態(tài)水。因此，如果我們發(fā)現(xiàn)一顆行星上存在液態(tài)水，那么我們很快便會(huì)想到那里是否有可能存在碳基生命。”
盡管目前美國(guó)政府尚未撥款支持“類地行星發(fā)現(xiàn)者”(TPF)探測(cè)器的研制工作，但目前針對(duì)系外行星的研究實(shí)際上正在不斷加強(qiáng)。TPF探測(cè)器將有能力對(duì)遙遠(yuǎn)的系外行星大氣成分開(kāi)展觀測(cè)。而舉例而言，如果檢索超過(guò)30顆系外行星之后仍然沒(méi)有發(fā)現(xiàn)生命存在的跡象，那么我們就將有理由對(duì)前景感到悲觀。
不過(guò)，盡管在其它行星上發(fā)現(xiàn)生命將是極有意義的，但如果能夠證明在其它行星上不存在任何生命形式，同樣將具有重要意義。卡斯汀表示：“或許宇宙中每一顆符合條件的行星上都存在生命。我們目前還不知道這個(gè)問(wèn)題的具體答案，但這的確是有可能的。如果你是一個(gè)樂(lè)觀主義者，那么你會(huì)認(rèn)為只需要擁有合適的環(huán)境條件便會(huì)出現(xiàn)生命。既然地球上出現(xiàn)了生命，為何其它行星上不會(huì)出現(xiàn)?”
卡斯汀補(bǔ)充道，或許我們對(duì)于與地球相似的系外行星開(kāi)展的早期觀測(cè)給出的答案將會(huì)相當(dāng)模糊。比如說(shuō)，我們可能會(huì)在一顆行星的大氣中檢測(cè)到氧氣，但卻沒(méi)有發(fā)現(xiàn)甲烷的信號(hào)。但即便如此，也將開(kāi)啟未來(lái)開(kāi)展進(jìn)一步研究的大門。
盡管乍聽(tīng)上去，在遙遠(yuǎn)的天空深處搜尋生命似乎還非常不成熟，但卡斯汀指出，天文學(xué)家們將其視為一種可以與哥白尼提出日心說(shuō)相比的革命。卡斯汀指出：“當(dāng)我們得知是地球在圍繞太陽(yáng)運(yùn)行，而不是相反，這件事會(huì)對(duì)你的生活造成什么影響嗎?如果你僅僅是一個(gè)普通人，那么這當(dāng)然不會(huì)對(duì)你產(chǎn)生任何影響，一切還是它原來(lái)的樣子。但是如果你將你的思維稍稍擴(kuò)展一些，那么它將幫助你找到我們?cè)谟钪嬷械奈恢茫蔷褪牵覀儗?shí)際上僅僅是生活在一顆非常渺小的星球之上，圍繞一顆非常普通的恒星，一同在廣袤的星系之中運(yùn)行。在銀河系之外還有無(wú)數(shù)其它的星系。這是一項(xiàng)偉大的，具有深遠(yuǎn)意義的認(rèn)識(shí)，是人類思維的重大改變。我們將TPF視作幾乎等同于哥白尼日心說(shuō)那樣的思維革命，那就是首次了解地球以及生命是否是宇宙中唯一的存在。”
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