美開普勒衛(wèi)星明日升空 三年內(nèi)或?qū)l(fā)現(xiàn)外星“地球”時(shí)間:2009-03-10 09:32 來(lái)源:未知 作者:環(huán)球科學(xué) steed編譯
接受《科學(xué)美國(guó)人》專訪時(shí),，NASA科學(xué)家艾倫•博斯表示，如果運(yùn)氣好的話,，開普勒衛(wèi)星應(yīng)當(dāng)能夠證明,，僅在銀河系中就存在數(shù)十億顆可供生命棲息的行星。
開普勒衛(wèi)星升空前夕,，開普勒科學(xué)團(tuán)隊(duì)成員艾倫?博斯（Alan Boss）接受了《科學(xué)美國(guó)人》的專訪,。
美國(guó)航空航天局（NASA）的開普勒衛(wèi)星，預(yù)計(jì)于北京時(shí)間
在美國(guó)華盛頓卡內(nèi)基研究院從事恒星及行星形成研究的行星科學(xué)家,、開普勒科學(xué)團(tuán)隊(duì)成員艾倫?博斯（Alan Boss）在一本新書中稱,，這項(xiàng)任務(wù)將為尋找太陽(yáng)系外的生命開啟一扇大門。他說(shuō)，如果運(yùn)氣好的話,，開普勒衛(wèi)星應(yīng)當(dāng)能夠證明,，僅在銀河系中就存在數(shù)十億顆可供生命棲息的行星，而在整個(gè)宇宙之中,，類似銀河系的星系至少有十萬(wàn)億億（10的21次方）,，多到無(wú)法盡數(shù)。我們就這本新書中的這一話題,，對(duì)博斯進(jìn)行了專訪,。
以下就是經(jīng)過(guò)整理的訪談實(shí)錄：
《科學(xué)美國(guó)人》：你的新書名為《擁擠的宇宙》（The Crowded Universe）。這個(gè)書名有什么意義,？ 這本書的主旨就是要證明,，為什么有人會(huì)說(shuō)宇宙中可能到處都存在著生命。我在這本書里提出的觀點(diǎn)就是,，我們已經(jīng)知道地球之平凡可能令人難以置信――每一顆類似太陽(yáng)的恒星大概都擁有幾顆類似地球的行星,，或者大致如此。至少在我看來(lái),，如果有如此之多可供生命生存的星球存在了50億到上百億年,，其中大部分星球上某些東西開始發(fā)展變化就不可避免。
如果這些星球上已經(jīng)出現(xiàn)了水,，又有一些彗星攜帶氨基酸和其他能夠演化出生命的有趣化學(xué)物質(zhì)不斷落入其中,，你又如何能夠阻止這些東西發(fā)展成某種形式的生命呢？
生命是一種非常頑強(qiáng)的東西,，愿意在任何能夠落腳的地方扎根,，我覺得只要一有機(jī)會(huì)，生命就會(huì)起源于任何地方,?；蛟S不一定有斯皮爾伯格電影里的那種小矮人，但一定會(huì)存在某些類似古菌或細(xì)菌的微生物,。它們會(huì)產(chǎn)生并釋放氧氣和甲烷之類的氣體,，而這些是我們可以在大氣層中看到的。我們也許無(wú)法確定一顆行星上是否存在智慧生命或者恐龍,，但我們至少可以確定那里是否存在黏液菌,。因此，我們打算去尋找黏液菌,。
 開普勒衛(wèi)星外觀
 開普勒衛(wèi)星上的空間光度計(jì)（示意圖）
《科學(xué)美國(guó)人》：開普勒衛(wèi)星將于 我打賭,，它會(huì)告訴我們地球其實(shí)相當(dāng)普遍。開普勒衛(wèi)星將花3到4年的時(shí)間來(lái)調(diào)查100,000顆恒星。我們預(yù)期,，1,000顆類地行星當(dāng)中就會(huì)有一顆恰好可以從恒星前方經(jīng)過(guò),，遮擋部分星光，從而被開普勒衛(wèi)星察覺到,。因此,，如果每顆恒星都有一顆類似地球的行星，開普勒衛(wèi)星就將看到大約100顆外星“地球”,。不過(guò)如果我們錯(cuò)了,，比方說(shuō)，每100顆恒星才有一顆類似地球的行星,，開普勒就可能只找到一顆“地球”――如果運(yùn)氣不好,，甚至連一顆也找不到。如果1,000顆恒星中才有一顆恒星擁有“地球”,，那開普勒衛(wèi)星真的要非常幸運(yùn)才可能有所發(fā)現(xiàn),。
開普勒衛(wèi)星即將調(diào)查的恒星有十萬(wàn)顆，足以構(gòu)成一個(gè)具有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義的恒星樣本,，因此如果它真的發(fā)現(xiàn)了一些類似地球的行星,，我們就會(huì)知道“地球”到底有多常見。這樣,，我們才能知道如何去規(guī)劃下一階段的搜尋任務(wù),，也就是在鄰近恒星中尋找類地行星。開普勒衛(wèi)星調(diào)查的恒星全都在幾百光年以外,，位于天空中的同一個(gè)方向,。這就像我們先去研究另一座城市的一片街區(qū)，然后再回來(lái)調(diào)查我們的左鄰右舍,。開普勒衛(wèi)星將告訴我們,，必須搜查多少間“房子”，才能在我們周圍找到生命,。
《科學(xué)美國(guó)人》：考慮到我們的地球是目前所知的唯一一顆“地球”,，我們又如何來(lái)推斷到底應(yīng)該存在多少顆“地球”呢？ 首先,，如果你跟研究年輕恒星的天文學(xué)家探討這個(gè)問(wèn)題,，他們會(huì)告訴你恒星形成的時(shí)候,，它本身所攜帶的角動(dòng)量只有一丁點(diǎn)兒,，這意味著恒星不可能吸積所有的物質(zhì)，余下的物質(zhì)會(huì)在恒星周圍形成一個(gè)盤,。從本質(zhì)上來(lái)說(shuō),，這樣的物質(zhì)盤是恒星形成過(guò)程留下的殘?jiān)行窍到y(tǒng)正是在這些盤中形成的。事實(shí)上,，所有的年輕恒星都擁有這樣的盤,，因此我們預(yù)期這些年輕恒星擁有行星系統(tǒng)至少是有可能的。
其次,，那些研究行星形成過(guò)程的科學(xué)家發(fā)現(xiàn),，要讓類似地球的行星無(wú)法形成實(shí)際上反而會(huì)比較困難。從某種程度上說(shuō),，“地球”要比“木星”更容易形成,，但外星行星普查已經(jīng)告訴我們，擁有“木星”的恒星在所有恒星中所占比例至少有10%,，甚至可以達(dá)到20%,。因此，“地球”的存在應(yīng)該更加普遍才對(duì),。
最后一條也是更加直接的證據(jù)：行星研究人員已經(jīng)陸續(xù)發(fā)現(xiàn)了一類“超級(jí)地球”,，它們的質(zhì)量是地球的5倍、10倍甚至15倍,，到主星的距離也比地球到太陽(yáng)近一些,。在類似太陽(yáng)的鄰近恒星當(dāng)中，1/3的恒星擁有這樣的“超級(jí)地球”,。在人們談?wù)摰娜魏我环N行星形成理論模型當(dāng)中,，“地球”的數(shù)目都應(yīng)該遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過(guò)“超級(jí)地球”的數(shù)量，因此如果展開全面的行星普查,，我們應(yīng)該會(huì)找到許多顆“地球”,。如果在我們已經(jīng)調(diào)查過(guò)的恒星當(dāng)中，30%擁有“超級(jí)地球”,，20%擁有“木星”,，那就意味著我們現(xiàn)在還看不太清楚的外星“地球”其實(shí)存在于每一顆恒星周圍。這個(gè)說(shuō)法很有說(shuō)服力,，從不同方面獲得的所有證據(jù)全都指向同一個(gè)觀點(diǎn)――“地球”其實(shí)相當(dāng)普遍,。
 研究人員正在安裝空間分度計(jì)
研究人員正在做最后檢測(cè)
《科學(xué)美國(guó)人》：在最近一次談話中，我發(fā)現(xiàn)你對(duì)宇宙中到底存在多少顆“地球”做了一些粗略的估計(jì),。 是的,，這是非常粗略的估計(jì)，而且相當(dāng)直接,?；旧暇褪钦f(shuō)，每一顆類似太陽(yáng)的恒星都應(yīng)該擁有一顆“地球”,，或者大致如此,。我們銀河系中大約有1,000億（1011）顆恒星,。其中大多數(shù)恒星質(zhì)量比不過(guò)太陽(yáng)，許多恒星大概只有太陽(yáng)質(zhì)量的一半,，不過(guò)這些恒星可能也被“地球”環(huán)繞,。我可以這么說(shuō)，幾乎每一顆這樣的恒星都應(yīng)該擁有一顆類地行星,，最多不過(guò)相差一兩倍,。因此，我們銀河系中就擁有1,000億顆“地球”,。
接下來(lái),，我們來(lái)討論整個(gè)宇宙。按照哈勃空間望遠(yuǎn)鏡拍攝的深場(chǎng)照片,，我又可以非常粗略地說(shuō),，可觀測(cè)宇宙中也許擁有1,000億個(gè)星系。我還假設(shè),，這些星系擁有的行星系統(tǒng)與銀河系一樣,，因?yàn)闆](méi)有任何特殊理由可以認(rèn)為我們的銀河系會(huì)是一個(gè)特例。你或許會(huì)擔(dān)心橢圓星系和旋渦星系擁有的行星系統(tǒng)會(huì)相差大約兩到三倍,，不過(guò)我們只是在粗略地估算數(shù)量級(jí),，這些差別可以忽略不計(jì)。
因此我可以說(shuō),，宇宙中存在1,000億個(gè)星系,，每個(gè)星系大概擁有1,000億顆恒星，也就擁有1,000億顆“地球”,，因此宇宙中“地球”的總數(shù)大概是100萬(wàn)億億（1022）――這個(gè)數(shù)字大得令人難以置信,，卻又合情合理。即使恒星擁有“地球”的可能性只有我剛才假設(shè)的千分之一,，宇宙中也還擁有1,000億億（1019）顆行星,。1,000億億對(duì)你來(lái)說(shuō)夠不夠大呢？我討厭說(shuō)這個(gè)詞,，不過(guò)這確實(shí)是一個(gè)不折不扣的天文數(shù)字―― 一個(gè)只有天文學(xué)家在討論宇宙時(shí)才有意義的,、人類無(wú)法想像的巨大數(shù)字?；蛟S,，我們投在經(jīng)濟(jì)刺激方案上的美元金額也能夠與之匹敵，一萬(wàn)億美元的緊急財(cái)政援助正在向這個(gè)數(shù)量級(jí)靠攏,。
《科學(xué)美國(guó)人》：如果我們對(duì)行星形成的假設(shè)沒(méi)有錯(cuò)得離譜,，開普勒衛(wèi)星要花多少時(shí)間才會(huì)發(fā)現(xiàn)外星“地球”？ 我猜,，我們很快就會(huì)找到熱木星,，也許頭一年就會(huì)找到幾顆熾熱的超級(jí)地球。不過(guò)類似地球的行星才是我們要找的真正財(cái)寶,。這類行星圍繞類似太陽(yáng)的恒星公轉(zhuǎn),，軌道周期大約是一年，因此你至少需要三到四年時(shí)間才能找到它們,。
當(dāng)它第一次經(jīng)過(guò)恒星前方并遮擋部分星光時(shí),，開普勒衛(wèi)星會(huì)察覺到恒星亮度“變暗”了一次。你可以說(shuō)“很有趣”,，但這沒(méi)有任何意義,。只有觀察到第二次“變暗”，你才能說(shuō)“這看起來(lái)這像是一顆行星,，兩次‘變暗’的時(shí)間間隔似乎是它的公轉(zhuǎn)周期”,，不過(guò)你還要等待第三次“變暗”，看它會(huì)不會(huì)如期出現(xiàn),。如果又觀測(cè)到第三次“變暗”,，你就可以松一口氣―― 一系列時(shí)間間隔差不多相等的‘變暗’很有可能是一顆行星造成的，不過(guò)你或許應(yīng)該更謹(jǐn)慎一點(diǎn),，等待第四次‘變暗’的發(fā)生,。等到第四次“變暗”出現(xiàn)時(shí)，你已經(jīng)觀測(cè)好幾年了,。
因此我覺得,，我們會(huì)在2013年宣布發(fā)現(xiàn)外星“地球”。（環(huán)球科學(xué) steed編譯）
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