地球人類(lèi)自帶的危機感讓我們不斷尋找第二個(gè)地球，根據2012年1月發(fā)布的一項估計，僅僅在銀河系中，就有多達1600億顆被其母恒星“綁定”的行星。在如此天量的行星世界里，誰(shuí)能說(shuō)就一定找不到“地球孿生兄弟”、找不到另一顆生命之星呢？
截至2012年8月23日，列入“太陽(yáng)系外的行星百科全書(shū)”的、已證實(shí)的行星數量為777顆。加上未經(jīng)完全證實(shí)的數量，這個(gè)數字已超過(guò)800顆。
已經(jīng)有7部望遠鏡位于智利的賽羅亞馬遜山上?！皻W洲特大望遠鏡”也將建在這里，但與其他望遠鏡不同的是，它會(huì )建在山頂上。
每面直徑1.4米的總共798面六角鏡，將構成“歐洲特大望遠鏡”的39米直徑的主鏡。
自20世紀90年代中期，科學(xué)家開(kāi)始一顆一顆直至成批量地發(fā)現太陽(yáng)系外的行星，如今這個(gè)數目已超過(guò)800顆，而且這個(gè)數目無(wú)疑將繼續上升。但科學(xué)家關(guān)心的不僅是這個(gè)總數，他們更想知道有沒(méi)有真正像地球的外星世界。太陽(yáng)系外的行星可能多種多樣，例如一些可能被水淹沒(méi)，另一些則可能完全由鉆石構成。但最誘人的可能性卻是：茫茫黑暗中存在地球的一個(gè)“孿生兄弟”。
人們通常會(huì )問(wèn)：能否找到類(lèi)似地球的行星？科學(xué)家的回答是：絕對能。如果人們又問(wèn)：能否發(fā)現像地球一樣擁有生命的世界？科學(xué)家的回答則是：這說(shuō)不準，而且說(shuō)來(lái)話(huà)長(cháng)。2012年底，智利賽羅亞馬遜山之巔被削平。到2022年，一部有望找到地球“孿生兄弟”的望遠鏡——“歐洲特大望遠鏡”將坐落此地。建成后，它將成為世界上最大的望遠鏡，其采光鏡直徑接近39米，是現有任何射電望遠鏡直徑的4倍以上。
通過(guò)探察行星引力所造成的母恒星“晃動(dòng)”，這部超大望遠鏡將讓科學(xué)家探測到前所未見(jiàn)的行星世界的存在。不僅如此，它還將讓科學(xué)家通過(guò)分析恒星發(fā)出的光線(xiàn)來(lái)描述行星的特性。這些光線(xiàn)特征能揭示行星大氣層中有哪些氣體，因而有助于確定行星上是否有海洋，甚至決定行星上是否存在生命（請參見(jiàn)相關(guān)鏈接：《能看見(jiàn)外星的望遠鏡》）。
科學(xué)家目前局限于調查太陽(yáng)系外的行星的大氣層，而且只能研究其中明顯比地球大的行星，研究方法一般都要依賴(lài)于從我們的視角看去從正前方經(jīng)過(guò)母恒星、因而其大氣層被母恒星星光穿透的行星，但這樣的情況并非經(jīng)常發(fā)生?！皻W洲特大望遠鏡”的巨大采光鏡將讓科學(xué)家不僅能看見(jiàn)恒星，而且可以直接窺探恒星附近的地球大小的行星的弱光。事實(shí)上，要想區分那么遙遠的恒星和行星，所需的圖像分辨率高得令人難以置信，因而需要像“歐洲特大望遠鏡”這樣的望遠鏡。而建造這部巨型望遠鏡的主要目的，正是為了找到在類(lèi)太陽(yáng)恒星周?chē)@行的類(lèi)地球行星并且描述其特征。
不過(guò)，投資高達8.38億英鎊的“歐洲特大望遠鏡”并非預計中的唯一超級望遠鏡。包括中國、美國和印度等國在內的另一個(gè)國際團隊，計劃在夏威夷休眠火山莫納克亞（其最后一次噴發(fā)是在4600年前）山巔建造一部直徑30米的望遠鏡，簡(jiǎn)稱(chēng)“30米望遠鏡”。盡管它略小于“歐洲特大望遠鏡”，科學(xué)家仍希望它能探察到生物指針——在類(lèi)似地球的行星大氣層中表明生命存在的氣體?！?0米望遠鏡”計劃在2018年建成，比“歐洲特大望遠鏡”的預計建成時(shí)間早4年。
目前在尋找太陽(yáng)系外的行星方面跑在最前面的，是美國宇航局的“開(kāi)普勒太空望遠鏡”。它發(fā)射于2009年3月，任務(wù)是窺視銀河系中一小塊區域內的超過(guò)10萬(wàn)顆恒星。當行星從母恒星的正前方經(jīng)過(guò)時(shí)，會(huì )導致母恒星略微變暗。運用這種方法，“開(kāi)普勒號”能探察到行星的存在。自發(fā)射以來(lái)，“開(kāi)普勒號”已發(fā)現了多達115顆太陽(yáng)系外的行星，以及超過(guò)2300顆正在接受后續研究的疑似行星?？茖W(xué)家相信它所發(fā)現的一顆恒星擁有地球大小的行星。對“開(kāi)普勒號”探測數據的分析仍在進(jìn)行中，目前對這個(gè)問(wèn)題還沒(méi)有定論。不過(guò)，“開(kāi)普勒號”僅僅旨在探測太陽(yáng)系外的行星，而非描述它們的任何細節。
理想的情況是，“歐洲特大望遠鏡”和“30米望遠鏡”被用來(lái)分析由“開(kāi)普勒號”探測到的行星所發(fā)出的光線(xiàn)，以查明是否有海洋、陸地和生命存在的跡象。但有個(gè)問(wèn)題?！伴_(kāi)普勒號”的宗旨是研究一個(gè)密集的星場(chǎng)，發(fā)現大量的太陽(yáng)系外的行星，它們距離地球600～3000光年，而“歐洲特大望遠鏡”和“30米望遠鏡”所關(guān)注的距離比這近得多。例如，“歐洲特大望遠鏡”將只能描述最多距離地球30光年的行星的大氣層。因此，這兩部基于地面的超級望遠鏡將不會(huì )分析“開(kāi)普勒號”的眾多發(fā)現，而是利用近得多的恒星來(lái)全力搜尋地球“孿生兄弟”。這種搜索無(wú)疑很復雜，因為距離地球越近，類(lèi)太陽(yáng)恒星就越少。
“歐洲特大望遠鏡”和“30米望遠鏡”也并非我們的唯一希望。太空望遠鏡同樣能描述太陽(yáng)系外的行星。太空望遠鏡能看得更遠，因為它們不受地球大氣層的模糊效應影響。作為美國宇航局對“哈勃太空望遠鏡”和“斯皮策太空望遠鏡”的換代望遠鏡，“詹姆斯·韋伯太空望遠鏡”計劃在2018年升空，屆時(shí)它將成為分析巖石行星大氣層的利器。不僅如此，還有一系列與“詹姆斯·韋伯號”不同的空間任務(wù)，它們也將致力于研究太陽(yáng)系外的行星的大氣層。歐洲空間局正在審議有可能在2024年發(fā)射的“太陽(yáng)系外的行星描述天文臺”，它也是一部太空望遠鏡，在可見(jiàn)光和紅外波長(cháng)運作。
然而，以找到地球“孿生兄弟”為其終極目標的太空望遠鏡，分別是美國宇航局的“類(lèi)地行星發(fā)現者”和歐洲空間局的“達爾文號”。兩者的設計理念都是：由太空望遠鏡陣列聯(lián)手工作，搜集太陽(yáng)系外的巖石行星的星光以尋找生物指針。這兩個(gè)航天機構原本一起協(xié)商這個(gè)理念，但在預算超過(guò)15億英鎊后不得不雙雙拋棄此計劃。按照設計，“太陽(yáng)系外的行星描述天文臺”將對從正前方經(jīng)過(guò)母恒星的行星的大氣層進(jìn)行測量，而“類(lèi)地行星發(fā)現者”將直接拍攝行星的大氣層。顯然，前者不如后者的探測那么直接。盡管上述兩個(gè)誘人的計劃被官方否定，它們卻沒(méi)有被科學(xué)家遺忘。隨著(zhù)人造衛星的逐漸微型化和商業(yè)性衛星發(fā)射公司逐漸降低發(fā)射成本，科學(xué)家希望“類(lèi)地行星發(fā)現者”和“達爾文號”計劃能最終復活。
在尋找地球“孿生兄弟”的進(jìn)程中，最激動(dòng)人心的前景是找到另一顆行星上的生命。那么能否找到呢？科學(xué)家正在拓寬視野——不要總惦記著(zhù)尋找地球“孿生兄弟”，為何不認真找找地球的“堂兄弟”呢？隨著(zhù)越來(lái)越多的科學(xué)家著(zhù)手調查行星的可居住性，他們也開(kāi)始思考可居住性在并非地球的完美復制品上面也可能達到的可能性。他們認為恒星周?chē)幸粋€(gè)單一的可居住帶，其中的行星溫度既不太高也不太低。當然，前提是太陽(yáng)系外可居住的行星也有著(zhù)像地球那樣的大氣層。
科學(xué)家最近正在考慮的一個(gè)問(wèn)題是：如果一顆行星的大氣層中有比地球更多的氫，情況會(huì )怎樣？對于比地球大、比氣態(tài)巨行星小的“超級地球”而言，這種可能性當然存在，因為行星越大引力也越大，從而能留住含氫更多的輕飄飄的大氣。氫會(huì )產(chǎn)生一種強大的溫室效應，從而保持行星溫暖。這樣一來(lái)，“超級地球”的可居住帶就可以更遠離母恒星，而不像地球這般靠近太陽(yáng)。
恒星溫度也是需要考慮的問(wèn)題。許多太陽(yáng)系外的行星都被發(fā)現繞著(zhù)紅矮星轉，這類(lèi)恒星的溫度比太陽(yáng)低幾千攝氏度，這使得它們的可居住帶距離它們更近。同樣，我們需要找到距離地球比較近的紅矮星樣本，以供“歐洲特大望遠鏡”和“30米望遠鏡”來(lái)分析。好在銀河系中的紅矮星比類(lèi)太陽(yáng)恒星常見(jiàn)得多，所以找到離我們比較近的紅矮星的可能性很大。
造訪(fǎng)另一個(gè)可居住世界盡管前景誘人（請參見(jiàn)相關(guān)鏈接：《生活在另一個(gè)地球上》），但有太多的物理學(xué)法則在跟我們作對——即便對一顆距離我們相對近的行星來(lái)說(shuō)也是這樣。以“格里斯 677c”星為例，這顆距離地球最近的恒星之一被認為有一顆巖石行星，這顆行星距離地球22光年，也就是207.6萬(wàn)億千米。以目前的火箭技術(shù)來(lái)說(shuō)，從地球出發(fā)，要花百萬(wàn)年才能到達這顆星。因此，科學(xué)家并不打算前往那里去查明是否有生命存在，而是計劃研發(fā)出越來(lái)越好的儀器從遙遠處觀(guān)察這顆行星。
要想在未來(lái)幾十年中發(fā)現太陽(yáng)系外的行星上的生命跡象，前提是對讓一顆行星可居住的條件思考得更寬泛；而找到足夠靠近我們的孿生地球，需要更長(cháng)的時(shí)間。何時(shí)才能找到另一個(gè)可居住的世界？目前沒(méi)有答案。
未來(lái)25年內能發(fā)現外星生命嗎？
正方：有望找到首批線(xiàn)索
歐洲南方天文臺科學(xué)家喬·里斯克說(shuō)：“我們需要一點(diǎn)運氣才能發(fā)現相對比較近、能讓‘歐洲特大望遠鏡’觀(guān)測到的類(lèi)地球行星。而如果附近有一顆條件適合的巖石行星，我認為它會(huì )存在生命。在合適的條件具備后，生命在地球上的演化如此迅速，我認為這是個(gè)很有效的過(guò)程。所以，只要條件比較合適，生命就會(huì )起源?！畾W洲特大望遠鏡’有潛力給予我們外星生命的首批線(xiàn)索?！?/font>
反方：尋找外星生命很難
美國普林斯頓大學(xué)科學(xué)家戴夫·斯皮格爾說(shuō)：“我不確信25年內就能找到外星生命。生命在地球早期的出現并不是到處都有生命的強大證據。我們很難從一個(gè)樣本就得到總體結論。我們必須要調查其他的地球大小的行星，但我不認為進(jìn)行這方面工作的第一代儀器足夠靈敏，能確定無(wú)疑地證明外星生命的存在。實(shí)際上，這是一種非常艱難的觀(guān)測?！?/font>
地球“孿生兄弟”所必備的特征
如果存在一顆地球“孿生兄弟”，那它必須具備哪些特征呢？
位于可居住帶
位于可居住帶內的行星與其母恒星之間的距離剛好合適，因此行星表面的溫度也剛好合適，行星表面能夠存在液態(tài)水。這個(gè)距離是由恒星與行星的特性共同決定的。
軌道接近圓形
這意味著(zhù)行星總是截獲來(lái)自母恒星的相同數量的能量，這樣的能量支持著(zhù)生命在行星上的延續。地球上的大多數生命都依賴(lài)這種穩定的能量流。
一顆穩態(tài)恒星
太陽(yáng)風(fēng)暴和太陽(yáng)耀斑把危險水平的輻射噴進(jìn)太空。地球磁場(chǎng)在很大程度上保護了地面的生命。如果像太陽(yáng)這樣的母恒星非?；钴S，那么行星上的生命就會(huì )面臨嚴峻危機。
一顆類(lèi)太陽(yáng)恒星
這能在熱量和生命的長(cháng)久存在之間提供一種良好的妥協(xié)。太陽(yáng)的壽命估計為100億年，這使得生命在地球上有足夠時(shí)間來(lái)演化、興旺。
與地球質(zhì)量相仿
與地球質(zhì)量相仿的行星能吸引住潛在的可呼吸氣體。金星的質(zhì)量就與地球相仿，但由于遭受硫酸雨蹂躪，其表面溫度比火爐里還高，金星表面不具備可居住性。
火山活動(dòng)
從地質(zhì)學(xué)的時(shí)間規模上講，火山活動(dòng)引起地殼再循環(huán)，地面不斷被補充材料。這就能把原本鎖閉在巖石中的碳（對于生命來(lái)說(shuō)很重要）不斷回輸至大氣層中。
一顆大衛星
地球的衛星——月球的引力效應使得地球的自轉軸保持穩定。如果沒(méi)有月球，地球的極點(diǎn)就會(huì )在數百萬(wàn)年里下沉而進(jìn)一步朝向太陽(yáng)，從而造成嚴重的氣候改變，重創(chuàng )地球生命。
迄今發(fā)現的最像地球的行星
“開(kāi)普勒-22B”
2011年11月，“開(kāi)普勒太空望遠鏡”發(fā)現“新地球”的消息傳出。這個(gè)“新地球”就是“開(kāi)普勒-22B”，它是第一顆已知在可居住帶內環(huán)繞一顆類(lèi)太陽(yáng)恒星的凌日行星。它距離地球600光年，半徑是地球的差不多2.4倍。盡管它與地球有諸多相似，但它的表面很可能完全被水淹沒(méi)，也就是說(shuō)，它的冰已徹底融化。
“葛里斯 581G”
它距離地球僅22光年，質(zhì)量被認為是地球的3～4倍，并且正好處在其母恒星的可居住帶中央。但問(wèn)題是，并非每個(gè)分析相關(guān)探測數據的科學(xué)團隊都認為它存在。它的母恒星是一顆紅矮星，這顆恒星有至少4顆無(wú)可辯駁的行星，其中一顆位于可居住帶的外緣。
“葛里斯 667Cc”
它是距離母恒星“667 C”第二近的行星，僅需4星期就環(huán)繞母恒星一圈。如此近的距離補償了來(lái)自母恒星的光線(xiàn)較弱的問(wèn)題（“葛里斯 667C”是一顆紅矮星，質(zhì)量只有太陽(yáng)的1/3）?！案鹄锼?667Cc”是一顆“超級地球”，質(zhì)量是地球的4～5倍。它與地球的距離只有22光年，算得上相對靠近我們。而“葛里斯 667C”本身是一個(gè)三恒星系統當中的一顆。
能看見(jiàn)外星的望遠鏡
“歐洲特大望遠鏡”的設計目的是：尋找地球“孿生兄弟”。這部巨型望遠鏡的直徑相當于奧運泳池的長(cháng)度——39米，它能搜集從好幾十億千米外的行星表面反射過(guò)來(lái)的恒星星光。隨著(zhù)母恒星的光線(xiàn)穿透太陽(yáng)系外的行星的大氣層，大氣內部分子會(huì )吸收特定的波長(cháng)，從而留下“指紋”。這些“指紋”能反映行星的特性。巨量的水蒸氣意味著(zhù)行星表面存在海洋，而高含量的氧、甲烷和氧化氮則是行星上存在生命的強烈指針。
這部望遠鏡將建在對天文學(xué)來(lái)說(shuō)最理想的地點(diǎn)之一：智利的阿塔卡瑪沙漠是地球上最干燥的地方，無(wú)云的日子最多。那里的大氣中的渦流相對少，氣流變動(dòng)也少，星光更容易穿透。這就意味著(zhù)那里夜空的星光閃爍不如別的地方厲害，相對容易區分恒星和行星的光線(xiàn)。不過(guò)，由于地球大氣層的干擾依然存在，所以需要配置人造恒星和變形鏡面。
外星獵手
分析太陽(yáng)系外的行星的大氣層，并非是查明我們在宇宙中是否孤獨的唯一途徑。
尋找外星智慧生命
1977年，一位天文學(xué)家利用美國俄亥俄州的“大耳朵”射電望遠鏡捕捉到了一個(gè)奇怪信號。它具有人工來(lái)源的重要特征，但72秒鐘后再也不見(jiàn)此信號。它的來(lái)源至今成謎。自從地球人開(kāi)始傾聽(tīng)“外星人”的聲音以來(lái)，這被認為是最接近的一個(gè)信號。
或許位于美國加利福尼亞州的私人組織“尋找外星智慧生命研究所”會(huì )更幸運。眼下它正把目標對準由“開(kāi)普勒太空望遠鏡”發(fā)現的所有行星系統，尤其是位于可居住帶內的行星，期望能捕捉到從它們表面發(fā)送到太空的訊息。
小行星采礦
紅外望遠鏡或許能提供一種發(fā)現技術(shù)先進(jìn)文明的方式。有科學(xué)家研究了來(lái)自小行星帶的紅外輻射，相信那里的任何開(kāi)采行為都能被識別。首先，由采礦操作產(chǎn)生的熱量和塵埃都將被諸如“赫歇爾太空天文臺”這樣的紅外太空望遠鏡探察到。第二，通過(guò)研究塵埃云的光譜，能揭示鉑之類(lèi)的珍貴金屬在小行星帶中的數量是否減少。如果真是這樣，就表明可能有外星智慧生命在開(kāi)采小行星帶的寶藏。
城市之光
有科學(xué)家提出了又一種探察外星高級生命的新奇思路——尋找外星城市之光。直徑50千米的大城市如果位于冥王星上面，其發(fā)出的光線(xiàn)足以被現有的望遠鏡看到。而比“哈勃太空望遠鏡”還大100倍的太空望遠鏡，則可能看見(jiàn)太陽(yáng)系外的行星上的城市之光。
生活在另一個(gè)地球上
就算在存在外星生命的星球上，地球人能夠輕而易舉地居住嗎？
當行星“開(kāi)普勒-16b”于2011年被發(fā)現時(shí)，它俘獲了地球人的想象力，原因是它所環(huán)繞的并不只是一顆恒星，而是兩顆。不過(guò)，它的表面溫度低至-70℃，這顯然不是一顆適合生命（或者說(shuō)類(lèi)似地球生命的生命）存在的星球。
就算我們發(fā)現了天氣比這要溫和許多的地球“孿生兄弟”，讓地球人在它表面居住可能也很難。就算那里有液態(tài)水，也未必有適合地球人的食物。如果其他行星上的生命基于和我們完全不同的生物化學(xué)，那么幾乎可以肯定我們在那里找不到吃的。我們生存所需的化學(xué)養分在那里根本就不存在，所以我們得在那里自己種植食物，而是否種植得了則不確定。
就算整個(gè)銀河系中的生命都一樣，也潛伏著(zhù)其他種種危機。地球“孿生兄弟”上的微生物對我們來(lái)說(shuō)可能是很致命的，因為我們沒(méi)有演化出對它們的天然防御能力，這就像歐洲殖民者當初把一些西方惡疾帶給殖民地原住民、并重創(chuàng )了這些可憐的人們一樣。為了在太陽(yáng)系外的行星上生存，我們需要發(fā)展出技術(shù)和生物醫療救助手段，如像可以用來(lái)幫助我們消化外星食物的人工酶，以及幫助我們?yōu)V掉天然污染物的空氣過(guò)濾器。
在廣漠的宇宙中，可能有一顆行星適合你的口味，而有著(zhù)兩顆母恒星的一顆和煦行星可能會(huì )變成度假熱點(diǎn)——那里有長(cháng)得多的沙灘時(shí)間，一天內有兩次浪漫的日升日落。但值得你注意的是，前往幾十億千米之外的世界所需的技術(shù)，不僅現在沒(méi)有，在可預見(jiàn)的將來(lái)也不會(huì )出現。2008年10月，美國宇航局撤消了該局“突破性推進(jìn)物理”團組的經(jīng)費，理由是：盡管有16篇同行審議過(guò)的論文，卻無(wú)法想象曲速引擎這種新推進(jìn)技術(shù)能在一個(gè)合理的時(shí)間段內把我們帶到太陽(yáng)系外的行星上去。
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