搜寻类地行星 下一步霍金寻外星生命

人类不是宇宙的“独生子” 开普勒望远镜大规模搜寻类地行星

1960年，美国绿岸射电天文台的一架望远镜指向了天仓五。这颗星距我们不算最近，但它在质量、温度和恒星分类上都与太阳十分类似。既然围绕太阳运转的一颗行星上，诞生了会使用射电望远镜的智慧生物，没道理与太阳十分相似的天仓五，四周就是一片死寂。

　　我们总不至于是宇宙的“独生子”吧？地球疑惑得直发抖。那么恰到好处的温度水分大气层，那么一个充满偶然和变数的进程。

　　科学发展史不止一次的提醒我们，任何把人类放在宇宙上特优地位的思路都是错误的。关于“另一个地球”的问题，之前我们是没能力，查验不了自己的小想法，但在开普勒望远镜升空后，野心与天真并重的人类开始大规模搜寻类地行星。

　　正如其名，类地行星是和我们的地球家园非常相似的星体。一项研究证明，此类行星在宇宙历史中某一时刻曾近10亿个，但因恒星发出的强烈光线会掩盖行星踪迹，切实搜寻它们相当困难。

　　而开普勒望远镜有特制的测光仪，在同一个观测范围，它能比其他望远镜看到更多数量的恒星。这种强大是什么概念呢——如果开普勒愿意从太空中观察地球的话，可以发现小镇上的人在夜里关掉他家的门廊灯。

　　当一颗行星经过其环绕的恒星时，犹如一个小黑点慢爬过太阳，开普勒现在要锁定住这遥远的黑点。随着行星普查数量的激增，许多新的天体“公民”不断出现在人类的类地行星目录里。

　　但“第二地球”却不是随便能叫的。

　　之前一位敢冠以这个名号的，是2010年发现的格利泽581g，各种数据和地球非常相似，距我们仅20光年（今天刷屏的开普勒－452b距我们1400光年），曾被多部天文纪录片列为“下一个地球”。但现在说这些徒留悲切，格利泽581g几乎已被证实是光线误差成像的一个幻影，存在的可能性微乎其微。我们的开普勒－452b虽然远点，好歹是真实的。

　　在开普勒项目发现的4696个行星候选者中，目前得到确认的只有1030颗。而即使被确认了，多数的类地行星都与地球大相径庭。一个真正与我们的家园具有同样尺寸和轨道周期，甚至围绕的母恒星也和太阳差不多，而不是什么红矮星之类的星球，十分难得。

　　这也是美国国家航空航天局（NASA）第一次确认这样一颗系外行星。真别鄙视NASA在放新闻前搞饥渴发布，这么一路引领着人类向地球之外的宜居地探索也是不容易，虽然它好像一到下半年就想起来预算经费和“交作业”这些头疼事，总是动作特别大。但我们觉得，这次的奖项——开普勒－452b还是对得起世界关注的。我甚至希望它能是一部小说的开头——“遥远的多年后，在星舰战队启程之前，人类想起了宣布开普勒－452b发现的那一天。”

　　不过，到目前为止，一颗类地行星的发现，仍与“地外生命”四个字相差远矣。

　　试想一下，一颗行星必须同时满足多少条件才能有生命栖息的可能呢。就此地来说，只要地球和太阳的距离再缩短5％，所有地球生物会体感过热而死亡；这段距离如果加长1％，所有的陆地又会被冰川覆盖。

　　回到1960年的那次监测。绿岸的天文学家仔细搜寻了天仓五达3个月之久，没有任何信号，项目暂停。这就是所说的“小绿人”计划。小绿人至今不愿回复。

另一个地球——一个遥不可及的美丽童话

　地球孕育了人类，是迄今为止浩瀚宇宙中唯一确证有生命的星球。地球是太阳系八大行星之一，银河系中像太阳一样的恒星有上千亿颗，而整个宇宙中像银河系一样的星系又数以千亿计。

　　如果从太阳系外看，地球就像宇宙中的一粒尘埃，恰恰是这粒尘埃，却是人类唯一的赖以生存的家园。我们遗憾地发现，迄今为止，地球仍是太空中唯一适合人类长期居住的行星。系外行星的想象虽然美好，但这只是一个美丽的童话，另一个地球美好的“远水”解决不了人类面临的“近渴”，人类未来的命运系于地球。除了地球，我们别无所依。

　　开普勒太空望远镜搜寻之旅

　　所谓系外行星，就是位于太阳系之外，围绕另一颗恒星运行的行星。7月23日，美国国家航空航天局对外发布预告，将于北京时间7月24日零点整对外发布有关系外行星搜寻“令人兴奋”的新消息。预告称“天文学家们已经接近几千年来我们所梦想的目标——发现另一个地球。”这个预告一下子吸引了全球新闻界特别是科技媒体的关注。

　　从7月14日“新视野号”飞掠冥王星和冥卫持续数天的新闻报道，到前几天铂金小行星飞越地球附近的“财富诱惑”，再到今天宣布发现另一个地球——开普勒452b 。今年7月的这个夏天，太空和宇宙探索的新闻让我们把目光投向宁静绚烂的遥远星空，似乎它们能够在酷暑煎熬中带给我们一丝清凉。

　　以我的个人分析，这次新闻发布会更像是花费了6亿多美元的开普勒太空望远镜向全球公众，特别是美国政府、国会和纳税人的“汇报演出”，目的是告诉他们，你们给的这些钱没有白花，以争取得到进一步的研究资助。我们应该知道，NASA不仅仅是一个庞大的航天科研机构，它也是一个政府部门，在科学传播和新闻素材的饥渴发布，以及吊人胃口、吸引眼球方面已经十分娴熟，类似的操作手段，我们其实已经屡见不鲜。这些操作既塑造了它良好的公众形象，传播了科学精神，也回应了公众期待。

　　开普勒太空望远镜由NASA下属的喷气推进实验室研制，它携带的最主要的科学仪器——光度计配备了一个直径95厘米的透镜。与哈勃望远镜主要用来拍摄星空图片不同，开普勒望远镜是世界上第一颗探测系外行星的航天器。2009年3月7日，开普勒望远镜从佛罗里达州卡纳维拉尔角空军基地17-B发射台发射升空，在3年多的任务期内，开普勒望远镜对天鹅座和天琴座中约10万个恒星系统开展了观测，目的是搜寻太阳系外的行星，特别是搜寻与地球相似、由岩石构成，并位于恒星宜居带上的行星，以研究银河系内行星系统的多样性。所谓“宜居带”是指恒星所属的行星系统中适合生命存在的区域，在太阳系中，距离太阳0.99～1.70天文单位（1天文单位等于1.5亿公里）之间的区域被称为宜居带。由于恒星辐射强度的差异，宜居带与恒星的距离有所不同。

　　开普勒望远镜担负着寻找第二个地球的重任

　　开普勒望远镜通过观测行星穿越恒星的“凌日”现象搜寻系外行星。所谓“凌日”是指行星经过其所属的母恒星前的现象，就像地球上观测水星或金星凌日的天象时，我们会发现太阳表面有个小黑点在缓慢移动。当行星运行到开普勒望远镜与这颗行星所属的恒星系统之间时，由于行星的遮挡，望远镜上的光度计接收到的恒星亮度信号会减弱。开普勒望远镜上的光度计非常灵敏，可以检测到恒星亮度的十万分之一的微弱变化。科学家根据恒星亮度周期性的微弱变化，可以推算出系外行星的大小和轨道周期。

　　为了精确对准观测天区，开普勒望远镜配备了4个反应轮以控制望远镜的方向，其中至少要有3个反应轮正常工作才能实施观测。2012年7月，望远镜上的1个反应轮出现故障，但仍可正常观测。2012年11月，望远镜原定的主要观测任务顺利完成，原计划将观测寿命延长4年。但2013年5月，又一个反应轮出现故障，由于无法凑齐3个反应轮一起工作，望远镜的正常观测基本停止。经过连续数月的分析测试和挽救努力后，项目团队于2013年8月19日宣布放弃修复望远镜，转而让其承担其它研究任务。