NASA的詹姆斯·韋伯望遠鏡如何探測遙遠行星上的生命?!

文章作者:bianji3 | 2018-09-18
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     詹姆斯·韋伯太空望遠鏡是美國航空航天局、歐洲航天局和加拿大航空航天局聯合研發的紅外線觀測用太空望遠鏡。它是哈勃太空望遠鏡的繼任者,将成為下一代空間天文台。它将是有史以來建造的最強大的太空望遠鏡,将提供宇宙中形成的第一個星系的圖像,并探索遙遠恒星周圍的行星。

    據報道,假如NASA的詹姆斯·韋伯望遠鏡此次能按計劃在2021年發射,已經比原定時間晚了14年。但等它進入預定軌道,在距地球150萬公裡處圍繞太陽旋轉,便将為天文學帶來革命性的轉變。

  NASA自豪地表示,詹姆斯·韋伯望遠鏡能夠“回望過去,帶我們觀察早期宇宙中形成的第一批星系”。如果說這還不夠大膽的話,該望遠鏡作為哈勃望遠鏡的繼任者,還有另一項卓越才能:科學家也許能用它來尋找外星生命的迹象,探測鄰近恒星周圍的行星大氣是否因外星生命的存在發生了變化。

  盡管如此,這一項目在2011年曾差點被美國政府取消。這很大程度上與它的高昂成本有關。該望遠鏡最初預估成本為10億美元,但如今已變成了100億美元。但天文學家們(包括提出用該望遠鏡“探測生命”的華盛頓大學團隊)則對這項發射計劃激動不已。

  華盛頓大學天文學家約書亞·克裡桑森·托頓(Joshua Krissansen-Totton)和他的團隊對詹姆斯·韋伯望遠鏡進行了考察,分析該望遠鏡能否在鄰近恒星周圍行星的大氣中探測到所謂的“生物标記”。

  “我們可以在接下來幾年間展開這類觀察、探測生命迹象。”克裡桑森·托頓表示。

  此項研究的基礎是,詹姆斯·韋伯望遠鏡對光線的敏感度非常高,因此能識别出所謂的“大氣化學不平衡”現象。這個術語可能不是很好記,但它其實由來已久,最早由著名科學家詹姆斯·洛夫洛克(James Lovelock)和卡爾·薩根(Carl Sagan)提出。其原理是,假如明天地球上的全部生命突然消失,構成大氣的各類氣體就會發生天然化學反應,大氣的化學組成也會慢慢改變,與原先有生物生存、排放各種廢氣的狀态區别越來越大。

  因此,搜尋氧氣(或它的“化學近親”臭氧)存在的迹象一直被視作尋找外星生命的好方法。但這是以地外生命遵從與人類相同的生物機制為前提的。但事實也許并非如此。所以評估行星的大氣化學不均衡狀态,即評估某顆行星大氣與“正常狀态”的偏離程度,也許才是尋找外星生命的關鍵。

  圍繞其它恒星旋轉的行星大氣的化學成分可以通過光線來測量:當該行星運動到地球與其所在的中央恒星中間時,仔細測量恒星光線的輕微減弱幅度。行星大氣中的氣體會導緻減少的光線量随着光線波長(即顔色)而變化,從而幫助我們了解大氣中各化學元素的含量。

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