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科学家发现系外行星数量可观

超级地球

  星系中到处都有行星,科学发现当行星消逝于恒星背后,会导致恒星亮度产生变化,可得知行星大气的成份。他们正竭尽所能窥探那些行星的大气,以寻找外星生命的迹象与证据。

  从资深的天文物理学家到刚出道的科学记者,只要身处现场,绝不会忘记1996年1月美国天文学会在德州圣安东尼市所召开的记者会。当时加州州立旧金山大学的天文学家马尔希与当时任教于加州大学柏克莱分校的巴特勒在记者会中宣布,已发现了第二及第三颗环绕着类似太阳的恒星运转的行星。第一颗这样的行星──飞马座51b,在几个月前才由瑞士日内瓦大学的梅约与奎罗兹(Didier Queloz)宣告发现──不过单一次的观测发现可能只是侥幸,甚或是个错误。现在,马尔希可以很有信心地排除那两种可能性,他告诉在场的听众:行星绝非稀有的天体。

  这项消息震撼了全球天文学界。由于科学家根深柢固认定行星太难发现,几乎不曾有人认真寻找它们。现在,天文学家仅仅搜寻过少数恒星后,便发现了三颗新行星,这代表宇宙里还有亿万颗行星等着被发现。

  假如巴特勒与马尔希只解决了行星形成理论上的问题,那么他们的发现便不会如此令人震惊。相反地,这项发现点出了所谓的太阳系外行星确实存在,因而可能解答从古希腊以来便困扰着哲学家、科学家与神学家的大问题:我们会是宇宙里唯一的生物吗?

  记者会结束后,科学家坐下来思索,该如何才能查出在环绕着陌生太阳的行星上是否存有生命型态的迹象。由于无法像茱蒂福斯特在电影接触未来里一样拥有外星广播系统,唯一能够验证此事的方法只有搜寻系外行星大气里的生物印记──证据显示,像氧这种高活性气体,若没有可进行新陈代谢的生物体源源不绝补充,势必迅速消失。

  马尔希、梅约与他们的同事只看到行星施加于其母恒星上的重力效应,若要发现生物印记,必须直接拍摄系外行星的大气才行。为达成此目标,美国航太总署(NASA)打算发射一系列功能越来越强大的太空望远镜,此计划将耗资数十亿美元兴建绕行地球的望远镜,称为类地行星发现者干涉仪,并在2020年代起开始运作。简单地说,天文学家无法在短期内知晓任何关于系外行星大气的状况。

  但他们错了。头一批系外行星的发现,激励了整个世代的年轻科学家投入这个天文物理界突然爆红的特殊领域,也说服了许多较年长的天文学家,转做系外行星科学的研究。突然涌入大量才华洋溢的人,激发出探索系外行星大气的新鲜想法,因而迅速推动了事情的进展。2001年,天文学家在一颗系外行星的大气中,确认了钠的存在。自那时起,他们也已分辨出甲烷、二氧化碳、一氧化碳与水。透过检视系外行星的大气,他们甚至发现了间接的迹象,暗示某些行星可能有一部份是由纯粹的钻石构成。曾参与许多这类先驱观测的美国加州理工学院天文物理学家克努森说:目前,如果你把尚未公布的资料也计入的话,我们已经从大约30~50颗系外行星得知关于其大气的一些讯息。

  这些发现离确认生命的存在,仍有一大段差距。这一点也不奇怪,因为克努森所说的大多数行星都是高温且类似木星的行星;比起灼热的水星绕日轨道,它们还更贴近其恒星。不过克努森与其他天文学家已经逐渐开始探测较小行星的大气,那些行星称为超级地球,其质量约介于地球的2~10倍之间,这是10年前仍无法想像的事。今年4月时,克卜勒太空望远镜宣布发现两颗小于两倍地球大小的行星,且都位于温度可容许生命存在的轨道内,这又是一个例子,暗示宇宙里适合生命发展的行星,数目必然繁多。虽然这两颗名为克卜勒62e与62f的行星离地球太远而无法详尽研究,天文学家相信不出数年,观测人员必能在地球的孪生行星大气里寻得生物印记。

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