關于我們地球的一個新觀點可能有助于確定遙遠太陽系中生命的跡象。
一張2007年來自APL建造的立體B太空船的照片,照片中的月球在太陽前面橫越。一項新的概念性研究提議以類似的方式觀察地球,以了解凌星方法是否能確定行星的宜居性。(圖片來源:美國宇航局)
如果天文學家從另一個太陽系觀察地球,他們能說地球上充滿了生命嗎?研究人員最近提出,通過以我們觀察系外行星(圍繞其他恒星運行的行星)的相同方式來研究地球,我們可能會提高在遙遠星球上發現外星生物的機會,
自1999年以來,一種用于定位系外行星的過程(被稱為中天法),通過測量那些行星繞行的恒星發出的轉瞬即逝的光亮,揭示了數千個世界。沒有人知道這些世界是否存在生命,但如果這些星球上的科學家們用中天法凝視地球,那他們很可能會發現明確的生命的標志。
一旦從地球觀測中確認了那些標志,專家們隨后就可以在系外行星上尋找那些同樣的線索,最近,科學家們將這種方法描述為一個使命概念——即地球凌日觀察者(ETO),這個概念會在3月17日第52屆2021月球與行星科學大會提出,由于疫情這次會議在線上舉行,
根據NASA的說法,大多數的系外行星都是通過這種中轉方法發現的。強力的望遠鏡,像開普勒太空望遠鏡和凌日外行星勘測衛星(TESS)可見監測到恒星光線受恒星軌道影響變暗的瞬間,即使是數千光年以外的恒星也不例外,科學家們可由行星阻擋的光線來推測行星的大小,還可以通過測量恒星光線變暗發生的頻率來計算行星的運行軌道半徑,
一顆主恒星的大小和溫度,以及這顆行星離恒星有多近或多遠,提供了更多關于系外行星是否適合生命居住的線索,凌日現象也可以暗示系外行星的大氣層,在凌日期間,恒星的光會濾過大氣分子,而大氣分子會吸收特定的頻率。這一結果可以幫助研究人員識別氧和甲烷等元素,然而,科學家們在一份聲明中說,這樣的信號通常非常小,天文學家需要幾十次凌日觀測才能確認這些元素的存在。
然而,行星和恒星上的其他因素也會影響大氣分子的識別識別,例如,行星在它們的季節、天氣模式和洋流上發生變化,而太陽活動——例如太陽風的漲落和強大的太陽風暴的形成——也是高度可變的,聲明稱,這些條件中的任何一種都可能在不同的凌日期間塑造大氣行為,潛在地影響大氣分子和元素的比例,
這是凌日法的一個例子,它可以通過跟蹤恒星亮度的變化來探測系外行星的存在,(圖片來源:美國宇航局艾姆斯研究中心)
尋找新地球
為了理解這些變量,作為即將在《行星科學雜志》發表相關任務提議論文的主要作者,Laura Mayorga建議:“你需要了解你的目標星星,并且預測它會是什么樣子”,
當你對恒星和系外行星都不熟悉時,這個建議會變得具有挑戰性,
巴爾的摩約的翰霍普金斯大學部應用物理實驗室的系外行星天文學家——馬約爾加,在聲明中說:“這是一個非常困難的問題。”
幸運的是,科學家們已經找到了關于地球和太陽這對有人居住的行星/恒星的所有答案。在ETO任務中,一顆小型衛星將在它經過太陽前時觀察地球,該衛星上的設備能夠對從近紫外光到近紅外光的光譜進行成像,攝譜儀將檢查水和二氧化碳的跡象,以及生命指標對氧氣和甲烷,和臭氧和甲烷——一起顯示條件有利于確定生命(當然,這還有待觀察,如果這樣的簽名是獨特的地球上的生命)。
科學家們在報告中寫道:“這種研究中使用的凌日技術將與詹姆斯·韋伯太空望遠鏡(JWST)用于研究數千個已知的系外行星凌日它們的主星所用的技術相同,”ETO衛星將在10月31日發射后,從93萬英里(150萬公里)的距離凝視地球,這大約是JWST繞太陽運行的位置,
根據報告,由于地球上的氣候變化和太陽的活動模式是眾所周知的,科學家可以觀察它們如何影響大氣分子的讀數,然后將其應用到“新地球”的觀測中。
“太陽系是唯一一個我們知道所有正確答案的地方,我們可以測試我們的技術,找出它們的局限性,并將結果聯系起來,”馬約爾加在聲明中說。
“那么,我們能否將其與我們通常對系外行星尚未解決的觀測聯系起來,并測試將低信號觀測疊加起來的方法?”這就是我們真正想去的地方,”馬約爾加補充道,
根據聲明,科學家們計劃在2021年秋向美國宇航局天體物理先驅項目提交ETO提案。據NASA介紹,該項目開發的天體物理任務使用的設備更小,所需的預算也比探索計劃中的任務要少,
BY:Mindy Weisberger
FY:Astronomical volunteer team
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宇宙如此廣袤,人的想象力有限,外星人的形象很可能是超乎地球人的想象力的.適合人類居住的星球不一定適合外星人居住.