據(jù)物理學(xué)家組織網(wǎng)站報道，近日，一名美國科學(xué)家指出，人們在開展系外宜居行星搜尋時應(yīng)當(dāng)更加保守，這也應(yīng)當(dāng)成為未來設(shè)計(jì)類似“類地行星搜尋者”(TPF)等專門空間望遠(yuǎn)鏡設(shè)備時應(yīng)當(dāng)注意的
據(jù)物理學(xué)家組織網(wǎng)站報道，近日，一名美國科學(xué)家指出，人們在開展系外宜居行星搜尋時應(yīng)當(dāng)更加保守，這也應(yīng)當(dāng)成為未來設(shè)計(jì)類似“類地行星搜尋者”(TPF)等專門空間望遠(yuǎn)鏡設(shè)備時應(yīng)當(dāng)注意的。
這種更加保守的原則意味著我們要搜尋的系外行星應(yīng)當(dāng)在其地表擁有液態(tài)水，并且擁有液態(tài)或固態(tài)的表面，而不是像木星和土星那樣的氣態(tài)巨行星。太陽系中的宜居帶范圍是指代液態(tài)水能在行星體地表穩(wěn)定存在的區(qū)域，一般認(rèn)為在這樣的條件下生命將可以存在。由于液態(tài)水對于生命的重要性，如何定義宜居帶便成了搜尋存在生命的其它行星時的關(guān)鍵問題，如何定義宜居帶也將決定我們在未來將如何設(shè)計(jì)我們的下一代專用于進(jìn)行系外行星和生命搜尋的先進(jìn)望遠(yuǎn)鏡。
詹姆斯·卡斯汀(James Kasting)是美國賓州大學(xué)地球科學(xué)教授，他表示：“這是一個最宏大也最古老的問題，科學(xué)家們一直在嘗試進(jìn)行回答，那就是：地球是唯一的嗎?”他說：“美國宇航局正在太陽系內(nèi)部的其它天體搜尋生命跡象，但我們中的一些人認(rèn)為，或許對圍繞其它恒星運(yùn)行的系外行星展開搜尋將會是回答這一問題最好的方法。”
最近與卡斯汀一同工作的一名博士后拉維·科帕拉普(Ravi Kopparapu)進(jìn)行了一項(xiàng)研究，提出小質(zhì)量的M型恒星周圍宜居帶范圍內(nèi)存在與地球相似的系外行星的概率大約為0.4~0.5.這也就是說，如果你要想找到4顆與地球相似的系外行星，你大約只需要對10顆M型恒星周圍進(jìn)行搜尋即可。這一估算數(shù)值來自美國宇航局的開普勒空間望遠(yuǎn)鏡，其連續(xù)4年對大量恒星進(jìn)行精確測光觀測以搜尋其近旁隱匿的系外行星。在此之前，科學(xué)家們給出的概率估算值是0.1左右，這就迫使天文學(xué)家們不得不檢視更多更遠(yuǎn)的恒星目標(biāo)。
而更新的一項(xiàng)估算研究由參加開普勒科學(xué)會議的天文學(xué)家埃里克·佩提古拉(Eric Petigura)和他的同事們在今年的11月初宣布，他們對類太陽恒星周圍的這一概率進(jìn)行了估算，結(jié)果為0.22左右。不過卡斯汀和科帕拉普認(rèn)為佩提古拉小組的估算結(jié)果可能要比實(shí)際情況高出了兩倍左右，因?yàn)樗麄冊谶M(jìn)行計(jì)算時采用的宜居帶定義太過寬泛和樂觀了。如果情況的確如此，那么這一估算值將會下降為0.1左右。
傳統(tǒng)上而言，一顆行星能否支持在其地表存在液態(tài)水一直被認(rèn)為是判斷其能否支持生命存在的依據(jù)之一。盡管也有人提出僅僅依賴地下水體同樣足以維持生命的存在，但要想檢驗(yàn)這一理論目前來看還遠(yuǎn)遠(yuǎn)不可能，因此天文學(xué)家們目前的注意力仍然應(yīng)該是集中于對地表水的關(guān)注。
卡斯汀在一篇論文中寫道：“我們所知的所有生命形式都是碳基生命，并且至少在其生命的某一階段都需要液態(tài)水。因此，如果我們發(fā)現(xiàn)一顆行星上存在液態(tài)水，那么我們很快便會想到那里是否有可能存在碳基生命。”
盡管目前美國政府尚未撥款支持“類地行星發(fā)現(xiàn)者”(TPF)探測器的研制工作，但目前針對系外行星的研究實(shí)際上正在不斷加強(qiáng)。TPF探測器將有能力對遙遠(yuǎn)的系外行星大氣成分開展觀測。而舉例而言，如果檢索超過30顆系外行星之后仍然沒有發(fā)現(xiàn)生命存在的跡象，那么我們就將有理由對前景感到悲觀。
不過，盡管在其它行星上發(fā)現(xiàn)生命將是極有意義的，但如果能夠證明在其它行星上不存在任何生命形式，同樣將具有重要意義。卡斯汀表示：“或許宇宙中每一顆符合條件的行星上都存在生命。我們目前還不知道這個問題的具體答案，但這的確是有可能的。如果你是一個樂觀主義者，那么你會認(rèn)為只需要擁有合適的環(huán)境條件便會出現(xiàn)生命。既然地球上出現(xiàn)了生命，為何其它行星上不會出現(xiàn)?”
卡斯汀補(bǔ)充道，或許我們對于與地球相似的系外行星開展的早期觀測給出的答案將會相當(dāng)模糊。比如說，我們可能會在一顆行星的大氣中檢測到氧氣，但卻沒有發(fā)現(xiàn)甲烷的信號。但即便如此，也將開啟未來開展進(jìn)一步研究的大門。
盡管乍聽上去，在遙遠(yuǎn)的天空深處搜尋生命似乎還非常不成熟，但卡斯汀指出，天文學(xué)家們將其視為一種可以與哥白尼提出日心說相比的革命?？ㄋ雇≈赋觯?ldquo;當(dāng)我們得知是地球在圍繞太陽運(yùn)行，而不是相反，這件事會對你的生活造成什么影響嗎?如果你僅僅是一個普通人，那么這當(dāng)然不會對你產(chǎn)生任何影響，一切還是它原來的樣子。但是如果你將你的思維稍稍擴(kuò)展一些，那么它將幫助你找到我們在宇宙中的位置，那就是，我們實(shí)際上僅僅是生活在一顆非常渺小的星球之上，圍繞一顆非常普通的恒星，一同在廣袤的星系之中運(yùn)行。在銀河系之外還有無數(shù)其它的星系。這是一項(xiàng)偉大的，具有深遠(yuǎn)意義的認(rèn)識，是人類思維的重大改變。我們將TPF視作幾乎等同于哥白尼日心說那樣的思維革命，那就是首次了解地球以及生命是否是宇宙中唯一的存在。”
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