宇宙極其空曠,平均每4立方米只有一個質子,這就意味著宇宙質量聚集的中心——黑洞、星系、恒星、行星之間的距離極其遙遠,雖窮極你的想象也依然無法想象。就我們而言,即使是離我們最近的半人馬座三合星,在天文望遠鏡里也只是模糊的光點,更別說圍繞這些恒星運行的行星了,根本不可能直接看到它們的圖像。那么科學家是怎么知道某顆地外行星適宜生命居住,可以成為我們未來2.0版家園的呢?
科學家們首先通過凌日法,利用行星在其母恒星和我們地球之間經過時,造成的恒星亮度減弱,來估計行星的半徑和軌道周期,然后用簡單的物理學知識就可以計算出行星到其母恒星的距離,這就可以估算出行星的大致溫度,至少可以估算大氣層頂部的溫度。
利用行星圍繞母恒星運行時引力產生的多普勒頻移,科學家們可以在凌日時精確測定行星的質量,有了質量和半徑,行星的平均密度和表面重力也就確定了,我們就可以知道一顆地外行星究竟是木星這樣的氣態行星,還是地球這樣的巖石行星。而表面重力則可以告訴我們,這顆行星是不是能夠維持大氣層,甚至可以估算大氣層的厚度。
然后通過望遠鏡的光譜分析,科學家們可以知道地外行星大氣層的化學成分,比如水、甲烷、氧氣等。目前科學家們已經發現了4304顆系外行星,其中40顆已確認發現了水、甲烷、氧氣等分子。如果有更靈敏的設備,我們甚至可以看到外星生物在大氣中留下的污染物!
隨著即將發射的NASA凌日系外行星巡天衛星(TESS)和哈勃望遠鏡的繼任者詹姆斯韋伯望遠鏡的升空,歐洲南方天文臺正在建造的極大望遠鏡的投入使用,科學家們觀測到的地外行星數量將急劇增加,并且能夠以前所未有的細節窺視這些行星的大氣層,尋找生物活性分子。或許很快,我們就可以知道自己在宇宙中是不是孤獨的,生命在宇宙中究竟是特殊個例,還是遍地開花。但知道了又能如何?要去到那些遙遠的世界,我們依然無能為力,甚或是永不可能!