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荷兰天莱顿大学和SRON空间研究所:有望25年内探测到外星生命信号
来源:《天体物理学》 | 2013/2/21 16:15:14 | 浏览:918 | 评论:0

  一个荷兰科学小组最近的研究结果证明,在装备了新型望远镜之后,我们将有可能探测到围绕其他恒星运行的系外行星上的生命信号。

  尽管即便是除去太阳之外距离我们最近的恒星也在4.2光年之外,然而生命活动产生的物质会在其大气中表现出来从而被我们检测到,这种信号就被称作“生物标记气体”。这种想法自从上世纪60年代开始便已经出现,而现在它将得到最新型望远镜观测技术的支持,这种新型望远镜的核心思想是使用成本相对低廉的地基通量收集望远镜实现对系外行星大气中氧信号的高分辨率观测。有关该项研究的论文发表在2月20日出版的《天体物理学》杂志上。

  有关对于围绕其他恒星运行的行星,即所谓系外行星的观测有朝一日将有可能揭示生命存在信号的想法数十年之前便已经存在。地球大气层中大约1/5的成分是氧气,之所以会出现如此大量的氧,是因为地球上的生命活动,也就是植物进行的光合作用。如果没有植物源源不断地通过光合作用向大气中输送补充氧气,地球大气中的氧气成分会很快耗尽,因为自然界不断进行的大量化学反应都需要氧气的参与。如果我们能在一颗太阳系以外类地行星的大气中检测出氧气成分,那么这就极有可能说明这颗行星上存在生命现象。

  由于要对系外行星大气进行观测是极具挑战性的,因此直到最近,人们一直认为要开展这样的观测只有可能依靠发射空间望远镜,因为从地面上进行观测,去搜寻遥远系外行星大气中的氧气信号将会受到地球自身大气中的氧气和臭氧分子信号的极大干扰。然而美国和欧洲原计划发射执行此类计划的望远镜,如美国宇航局的类地行星发现者(TPF)以及欧洲空间局的达尔文望远镜都已经先后被取消了。在这种局面下,继续指望利用空间望远镜执行相关的观测计划已经不切实际,预计在未来25年内斗不会有类似的计划被执行。

  而现在,一组来自荷兰莱顿大学和SRON荷兰空间研究所的科学家们证明了,我们并不一定需要进入太空也能开展这样的研究。在此过程中所需要用到的一项技术在近期的测试中得到了很好的结果。

  本研究第一作者伊格那斯·斯奈伦表示:“区分地球本身大气中的氧分子信号以及来自遥远系外行星大气中可能存在的氧气信号的方法是仔细分析对比其吸收线。”

  他说:“由于系外行星相对地球存在的相对运动,来自系外行星大气中气体的吸收线会呈现极细微的多普勒效应,如果使用精度足够高的设备,这种差异是可以被测量出来的。”

  这样一来,进行此类研究便不再需要将望远镜送入太空,从而节约了一个数量级的经费开支。近期,科学家们利用设在南美洲智利的欧洲南方天文台甚大望远镜(VLT)对这项技术进行了测试。科学家们对一颗木星大小的,距离其母恒星距离非常近的系外行星进行了观测,结果在其大气层中检测出了一氧化碳成分。

  研究小组认为,一颗和地球大小相类似的系外行星大气中,其显示的氧气信号在一颗红矮星光芒的背景上对比起来,其强度大约只会比此前在围绕牧夫座T周围木星大小的系外行星大气中检测出的一氧化碳信号弱3倍左右。所谓红矮星是一种温度比太阳低得多,质量也要比太阳小得多的恒星类型,在这一案例中,所采用的红矮星质量值约为太阳的1/5。这类红矮星的亮度相比牧夫座T要暗弱数百倍,因此我们需要更大型的望远镜。

  研究小组成员拉姆科·科克表示:“欧洲的下一代大型望远镜,其在这方面的观测能力将比现在的欧洲甚大望远镜高出25倍。”他说:“如果类地行星较为常见并且距离我们较近,那么使用这台设备就有可能探测到其大气中可能存在的氧气分子信号——当然,要想做到这一点我们还需要有很好的运气,或许即便是这样级别的先进望远镜仍然不足以达成这样的目标。”

  因此研究小组建议将精力投入到通量收集望远镜的开发之中去。斯奈伦表示:“对于恒星和系外行星的光谱观察,我们并不一定需要那么清晰的成像。重要的是要收集尽可能多的光线,这样一来,在成像精度要求不高的情况下我们便可以使用等级稍低的望远镜镜面来开展工作,从而节省大量经费。”他说:“假如能构建一套占地面积约合几个足球场面积相当的集光望远镜设备,我们就将有可能开展针对太阳系附近系外行星的天体生物学研究工作。尽管仍然前路漫漫,但在未来的25年之内我们将有可能达成这一目标。”

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