【博科園-科學科普-留言評論或建議有驚喜哦~( ^_^)】對系外行星的研究在過去幾十年里突飛猛進。在地面觀測站和像開普勒任務(wù)這樣的航天器之間2792個系統(tǒng)共確認了3726個系外行星,，622個系統(tǒng)擁有超過一個行星(截至2018年1月1日),。在未來的幾年里科學家們預計由于下一代任務(wù)的部署將有更多的發(fā)現(xiàn)。

天文學家們利用這種過境（凌日）法,，找到了一種方法來確定在系外行星上存在的山脈和其他特征,。圖片版權(quán)：NASA/Tim Pyle

其中包括美國宇航局的詹姆斯·韋伯太空望遠鏡(JWST)和幾座下一代地面觀測站。通過先進儀器和其他天文臺不僅期望能發(fā)現(xiàn)更多的系外行星,，而且還能發(fā)現(xiàn)新的和迷人的東西,。例如哥倫比亞大學(Columbia University)最近的一項研究表明，利用過境（凌日）法研究系外行星的表面海拔是可能的,。

這項研究最近發(fā)表標題是“發(fā)現(xiàn)有鼴鼠丘山的可檢測性”是由莫亞·麥蒂和大衛(wèi)·基平和哥倫比亞大學的天文學助理教授大衛(wèi)·基平和研究生一起進行的,。根據(jù)他們在太陽系中使用物體所建立的模型，研究小組考慮了是否可以通過過境（凌日）法來揭示太陽系外行星的地形數(shù)據(jù),。

對太陽系外行星凌日的印象概念圖,，圖片版權(quán)：QUB Astrophysics Research Center

回顧一下過境法(aka),，目前最流行和最可靠的方法是探測系外行星。它包括天文學家測量遙遠恒星的光曲線,，并尋找亮度周期性的下降,。這些下降是系外行星(即凌日)相對于觀測者的結(jié)果。天文學家通過測量恒星的光的傾斜度,，以及變暗發(fā)生的時間,，不僅能夠確定系外行星的存在，而且還精確地限制了它們的大小和軌道周期,。根據(jù)McTier和Kipping所說：同樣的方法也可以揭示地理特征的存在——例如,，山脈、火山,、海溝和火山口,。

正如他們在研究中所指出的：代替直接成像，間接方法是天文學家用來揭示太陽系外行星表面數(shù)據(jù)的唯一方法,。不幸的是沒有任何可以想象的方式,，徑向速度，微透鏡,，天體測量,，和時間方法可以揭示出外行。這就留下了過境法,，在這方面有一些潛力,。“直接運輸方法措施行星的天空區(qū)域的輪廓相對于一顆恒星,，假設(shè)地球本身并不發(fā)光…這一事實意味著的確是有一些潛力凌日揭示表面特性,，因為地球的輪廓當然是扭曲的圓形輪廓由于地形的存在。

喜馬拉雅山脈的衛(wèi)星圖像,，由NASA的slandsat -7喜馬拉雅山脈的圖像成像圖片版權(quán)：NASA

換句話說當一顆行星在它的主恒星前面經(jīng)過時,，它周圍的光就可以通過微小的變化來測量。這些可以表明山脈的存在和其他大規(guī)模的特征,，比如巨大的裂縫,。為了驗證這一理論，太陽系中的行星是在運輸過程中散射光線的模板,，可以揭示大規(guī)模的特征,。是地球模擬行星會揭示喜馬拉雅山脈跑從北到南，有足夠的寬度跨度1°經(jīng)度,。

現(xiàn)在假設(shè)地球完成了一半的自轉(zhuǎn),，因為它從我們的視角過渡到它的母星，這就是我們看到地球上所有的特征都不重復出現(xiàn)在它的輪廓上所必需的,。作為我們的假想行星旋轉(zhuǎn)和喜馬拉雅塊移動的視圖中,，輪廓的變化將導致不同的深處…最終火星將是理想的測試用例,，因為它的體積小，表面重力低,，以及活躍的內(nèi)部火山活動,，這使得它成為了他們所說的“太陽系中最糟糕的天體。當與一顆白矮星匹配時,，這是利用光曲線來確定外排的最佳情況,。

從軌道上看火星最大的山，奧林匹斯山的彩色復合圖,，圖片版權(quán)：NASA/JPL

計算出一個火星大小的行星的軌道周期為11.3小時,，距離約0.01 AU(這是在一個白矮星的可居住區(qū)域內(nèi))。這將允許在相對較短的觀察周期內(nèi)觀察到許多凌日,，從而確保更準確的程度,。與此同時該團隊也表明他們提出的方法存在缺陷。例如：由于天體物理和儀器噪音的存在,，方法在研究類似太陽的恒星和m型(紅矮星)的外行星時是沒有效率的,。但對于環(huán)繞著低質(zhì)量、白矮星的火星類行星來說,，這種方法可能會產(chǎn)生一些非常有價值的科學回報,。雖然這聽起來相當有限，但它將提供一些相當吸引人的機會了解更多太陽系以外的行星,。

在太陽系以外的行星上發(fā)現(xiàn)山脈的第一個證據(jù)本身是令人興奮的,，但我們也可以從表面特征的存在和分布中推斷出行星的特征。例如對bumpiness的檢測可能會導致對行星內(nèi)部過程的限制,。簡而言之,，具有高度渾濁度的行星會指示構(gòu)造活動或由內(nèi)部熱源引起的熔巖堆積。那些有最高的顛簸(如火星)的人會指出,，也經(jīng)歷了內(nèi)部過程,、低表面重力、火山活動和缺乏構(gòu)造板塊運動,。與此同時低顛簸的行星不太可能有這些內(nèi)部過程，它們的表面更有可能受到外部因素的影響,，比如小行星撞擊,。

OWL望遠鏡的概念圖，圖片版權(quán)：ESO

計劃在未來幾年內(nèi)服役的各種超級望遠鏡將會完成任務(wù),。其中包括ESO的超大號(OWL)望遠鏡,，一個100米的光學和近紅外望遠鏡，它將以超大望遠鏡(VLT)和即將到來的超大望遠鏡(ELT)的成功為基礎(chǔ),。另一個例子是巨像望遠鏡,，一個74米的光學和紅外望遠鏡,，目前由一個國際財團委托。一旦投入使用它將成為最大的光學望遠鏡,，用于探測太陽系外的生命和外星文明,。

在過去系外行星獵人的成功歸結(jié)于多種因素的組合。除了機構(gòu),、業(yè)余天文學家和公民科學家之間的更大程度的合作之外,，還有一種方法，即改進的技術(shù)與新的理論模型相吻合,。隨著越來越多的數(shù)據(jù)可用,，科學家們能夠?qū)ξ覀冊谛聝x器上線后可能學到的知識進行更多的有知識的估計。

當下一代望遠鏡進入太空或在地球上完成建造時,，可以預期會發(fā)現(xiàn)更多的太陽系外行星,。與此同時可以預見到，關(guān)于這些不可能出現(xiàn)的行星的重要細節(jié)也將被發(fā)現(xiàn),。它們有大氣層嗎,？有海洋嗎？有山脈和峽谷嗎,？這些一系列問題都希望能找到答案,！

知識：科學無國界，博科園-科學科普

參考：arXiv