關(guān)于我們地球的一個(gè)新觀點(diǎn)可能有助于確定遙遠(yuǎn)太陽(yáng)系中生命的跡象。

一張2007年來(lái)自APL建造的立體B太空船的照片，照片中的月球在太陽(yáng)前面橫越。一項(xiàng)新的概念性研究提議以類似的方式觀察地球，以了解凌星方法是否能確定行星的宜居性。（圖片來(lái)源：美國(guó)宇航局）

如果天文學(xué)家從另一個(gè)太陽(yáng)系觀察地球，他們能說(shuō)地球上充滿了生命嗎？研究人員最近提出，通過(guò)以我們觀察系外行星（圍繞其他恒星運(yùn)行的行星）的相同方式來(lái)研究地球，我們可能會(huì)提高在遙遠(yuǎn)星球上發(fā)現(xiàn)外星生物的機(jī)會(huì)。

自1999年以來(lái)，一種用于定位系外行星的過(guò)程（被稱為中天法），通過(guò)測(cè)量那些行星繞行的恒星發(fā)出的轉(zhuǎn)瞬即逝的光亮，揭示了數(shù)千個(gè)世界。沒(méi)有人知道這些世界是否存在生命，但如果這些星球上的科學(xué)家們用中天法凝視地球，那他們很可能會(huì)發(fā)現(xiàn)明確的生命的標(biāo)志。

一旦從地球觀測(cè)中確認(rèn)了那些標(biāo)志，專家們隨后就可以在系外行星上尋找那些同樣的線索。最近，科學(xué)家們將這種方法描述為一個(gè)使命概念——即地球凌日觀察者（ETO），這個(gè)概念會(huì)在3月17日第52屆2021月球與行星科學(xué)大會(huì)提出，由于疫情這次會(huì)議在線上舉行。

根據(jù)NASA的說(shuō)法，大多數(shù)的系外行星都是通過(guò)這種中轉(zhuǎn)方法發(fā)現(xiàn)的。強(qiáng)力的望遠(yuǎn)鏡，像開普勒太空望遠(yuǎn)鏡和凌日外行星勘測(cè)衛(wèi)星（TESS）可見監(jiān)測(cè)到恒星光線受恒星軌道影響變暗的瞬間，即使是數(shù)千光年以外的恒星也不例外。科學(xué)家們可由行星阻擋的光線來(lái)推測(cè)行星的大小，還可以通過(guò)測(cè)量恒星光線變暗發(fā)生的頻率來(lái)計(jì)算行星的運(yùn)行軌道半徑。

一顆主恒星的大小和溫度，以及這顆行星離恒星有多近或多遠(yuǎn)，提供了更多關(guān)于系外行星是否適合生命居住的線索。凌日現(xiàn)象也可以暗示系外行星的大氣層。在凌日期間，恒星的光會(huì)濾過(guò)大氣分子，而大氣分子會(huì)吸收特定的頻率。這一結(jié)果可以幫助研究人員識(shí)別氧和甲烷等元素。然而，科學(xué)家們?cè)谝环萋暶髦姓f(shuō)，這樣的信號(hào)通常非常小，天文學(xué)家需要幾十次凌日觀測(cè)才能確認(rèn)這些元素的存在。

然而，行星和恒星上的其他因素也會(huì)影響大氣分子的識(shí)別識(shí)別。例如，行星在它們的季節(jié)、天氣模式和洋流上發(fā)生變化，而太陽(yáng)活動(dòng)——例如太陽(yáng)風(fēng)的漲落和強(qiáng)大的太陽(yáng)風(fēng)暴的形成——也是高度可變的。聲明稱，這些條件中的任何一種都可能在不同的凌日期間塑造大氣行為，潛在地影響大氣分子和元素的比例。

這是凌日法的一個(gè)例子，它可以通過(guò)跟蹤恒星亮度的變化來(lái)探測(cè)系外行星的存在。(圖片來(lái)源:美國(guó)宇航局艾姆斯研究中心)

尋找新地球

為了理解這些變量，作為即將在《行星科學(xué)雜志》發(fā)表相關(guān)任務(wù)提議論文的主要作者，Laura Mayorga建議：“你需要了解你的目標(biāo)星星，并且預(yù)測(cè)它會(huì)是什么樣子”。

當(dāng)你對(duì)恒星和系外行星都不熟悉時(shí)，這個(gè)建議會(huì)變得具有挑戰(zhàn)性，

巴爾的摩約的翰霍普金斯大學(xué)應(yīng)用物理實(shí)驗(yàn)室的系外行星天文學(xué)家——馬約爾加，在聲明中說(shuō):“這是一個(gè)非常困難的問(wèn)題?！?/p>

幸運(yùn)的是，科學(xué)家們已經(jīng)找到了關(guān)于地球和太陽(yáng)這對(duì)有人居住的行星/恒星的所有答案。在ETO任務(wù)中，一顆小型衛(wèi)星將在它經(jīng)過(guò)太陽(yáng)前時(shí)觀察地球，該衛(wèi)星上的設(shè)備能夠?qū)慕贤夤獾浇t外光的光譜進(jìn)行成像。攝譜儀將檢查水和二氧化碳的跡象,以及生命指標(biāo)對(duì)氧氣和甲烷,和臭氧和甲烷——一起顯示條件有利于確定生命(當(dāng)然,這還有待觀察,如果這樣的簽名是獨(dú)特的地球上的生命)。

科學(xué)家們?cè)趫?bào)告中寫道:“這種研究中使用的凌日技術(shù)將與詹姆斯·韋伯太空望遠(yuǎn)鏡(JWST)用于研究數(shù)千個(gè)已知的系外行星凌日它們的主星所用的技術(shù)相同。”ETO衛(wèi)星將在10月31日發(fā)射后，從93萬(wàn)英里(150萬(wàn)公里)的距離凝視地球，這大約是JWST繞太陽(yáng)運(yùn)行的位置。

根據(jù)報(bào)告，由于地球上的氣候變化和太陽(yáng)的活動(dòng)模式是眾所周知的，科學(xué)家可以觀察它們?nèi)绾斡绊懘髿夥肿拥淖x數(shù)，然后將其應(yīng)用到“新地球”的觀測(cè)中。

“太陽(yáng)系是唯一一個(gè)我們知道所有正確答案的地方。我們可以測(cè)試我們的技術(shù)，找出它們的局限性，并將結(jié)果聯(lián)系起來(lái)?！瘪R約爾加在聲明中說(shuō)。

“那么，我們能否將其與我們通常對(duì)系外行星尚未解決的觀測(cè)聯(lián)系起來(lái)，并測(cè)試將低信號(hào)觀測(cè)疊加起來(lái)的方法?”這就是我們真正想去的地方?！瘪R約爾加補(bǔ)充道。

根據(jù)聲明，科學(xué)家們計(jì)劃在2021年秋向美國(guó)宇航局天體物理先驅(qū)項(xiàng)目提交ETO提案。據(jù)NASA介紹，該項(xiàng)目開發(fā)的天體物理任務(wù)使用的設(shè)備更小，所需的預(yù)算也比探索計(jì)劃中的任務(wù)要少。

BY：Mindy Weisberger?

FY：Astronomical volunteer team

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