地球能否不孤單

　　太陽系外有多少個地球？直到現在也幾乎沒有答案，原因就在于目前的天文觀測還不足以探測到這些“特殊”的行星。
　　　　
　　但是隨著2009年3月5日美國航天局（NASA）開普勒空間望遠鏡的上天，我們將可能揭開這些“特殊”行星的面紗。

　　原有觀測方法存有缺陷

　　“我們都希望存在許多這樣的行星，”“開普勒”的首席科學家、NASA艾姆斯研究中心的威廉·博勒基（WilliamBorucki）說，“如果有許多太陽系外地球的存在，那么就可能會有許多生命。也許甚至有地外文明正等著我們和他們聯系。”

　　通過地面上望遠鏡對引力透鏡的觀測以及2006年發射的“科羅”外星行星探測器對行星凌星的觀測，已經發現了兩顆比地球稍大的太陽系外行星。這兩顆可能由巖石組成的行星的質量約為地球的幾倍，都圍繞著紅矮星Gliese581轉動。兩者中至少有一顆位于宜居帶中，不過非常靠近宜居帶的邊緣，因此還很難確定它們的表面是否真能有液態水的存在。

　　問題的關鍵在于目前發現這些行星的方法。大部分的太陽系外行星是通過“視向速度”方法被發現的，它通過尋找恒星光譜中可能是由于行星的引力作用而產生的周期性運動信號來探測它們。不過這一方法對于和地球質量相仿的低質量行星并不敏感。

　　兩大優勢，觀測更敏感

　　“開普勒”就是專門設計來尋找這些“失落”的世界。它通過監測超過10萬顆恒星的周期性亮度變化，就能在行星出現在恒星和“開普勒”之間的時候來發現它。

　　“開普勒”會在遠離地球的軌道上圍繞太陽轉動，以避免地球對它觀測的干擾。這就使得它可以在三年半的時間里不間斷地觀測同一片天區。與之形成對比的是，“科羅”是圍繞地球轉動的，因此地球會遮擋住它的視線。同時為了避免陽光對觀測的影響，因此“科羅”對同一片天區的最長連續觀測時間只有五個月。

　　由于可以長時間的監測目標，“開普勒”至少能看到三次軌道周期為一年的行星凌星。這是確認這些嚴格周期性事件所需的最少觀測次數，由此才能排除諸如恒星亮度自身漲落等干擾因素。

　　同時“開普勒”也會比“科羅”靈敏得多。它的有效直徑為95厘米，是“科羅”的3.5倍。這使得它可以看到大小只有地球一半、和火星差不多大的行星。

　　一周聯系望遠鏡兩次

　　來自科羅拉多大學巨石城分校大氣與太空物理學實驗室（LASP）的20名學生和16名專家組成的小組，將在科羅拉多大學研究園的LASP太空技術大樓里操縱開普勒望遠鏡在佛羅里達卡納維拉爾角的發射升空。

　　LASP任務操作與數據分析主管比爾·波塞爾表示，此科羅拉多大學巨石城分校任務操作小組正在和貝爾公司通力合作。貝爾公司制造了開普勒望遠鏡的主要部件———一個直徑一米大望遠鏡和眾多感光微芯片以及開普勒望遠鏡飛行系統，并對此任務的操作工作提供支持。

　　一旦開普勒望遠鏡進入狩獵行星的階段，LASP開普勒任務控制小組將一周聯系此望遠鏡兩次，以監視其上面配備的儀器，包括傳感器、電池定位控制系統、電壓和溫度以及負載指令。波塞爾表示，此望遠鏡將受令每月指向地球一次，將數據“傾卸”給美國航天局分布在地球赤道附近的深空監測網，之后，這些數據將被傳送到科羅拉多大學巨石城分校大氣與太空物理學實驗室，此傳輸工作有時會持續36到48個小時。

　　接著，LASP將這些數據傳送到美國巴爾的摩的太空望遠鏡科學院，之后再由美國航天局的阿姆斯研究中心進行數據的科學分析。

　　期待“開普勒”的答卷

　　沒有人知道“開普勒”能發現多少顆和地球相仿的行星，但是發現大量和木星大小的太陽系外行星應該是不在話下的。大約15%%的類太陽恒星會具有類木行星。由于形成木星需要大量的物質，因此博勒基說：“我們認為木星的形成要比地球難得多。”

　　無論“開普勒”發現了什么，都會使得太陽系外行星探測進入下一個紀元。如果類地行星是普遍存在的，那么未來的計劃將仔細地研究其中是否有氧存在以及其他和生命有關的證據。

　　NASA和歐洲空間局（ESA）正在分別評估“類地行星發現者”和“達爾文”計劃，它們計劃在2020年前發射用于觀測位于恒星宜居帶中的行星。其中主要的目標是觀測那些穿過行星大氣的光線的光譜，以此來尋找和生命有關的氧和其他化學成分的信號。

　　這些計劃最終是否能成功完全取決于“開普勒”。如果最終發現類地行星是普遍存在的，那么在未來15年內必定掀起一股仔細研究這些行星的熱潮。但是如果“開普勒”最終發現宜居帶中的類地行星是非常罕見的話，那么在我們的觀測能力所能及的范圍內就可能沒有適合我們研究的目標。而探測更遙遠類地行星的計劃，不但在技術上還存在很大的障礙，而且也需要花很長的時間。

　　現在歷史至少給了我們一個機會來了解太陽系外類地行星是否是罕見的。自從哥白尼把地球從宇宙的中心拉下來以后，地球在宇宙中的地位“每況愈下”。地球不過是眾多行星中的一顆，而在發現了上百顆圍繞其他恒星的行星之后太陽系也顯現的并不那么特殊。

　　宇宙中是否普遍存在著大小和特性都和地球類似的行星？“開普勒”將會為我們做出解答。
 

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