太阳系外的行星探测

太阳系外的行星探测

科学家使用哈勃望远镜观测到了一颗太阳系外的行星，了解了它的大气层化学成分，这为寻找类似于地球的行星提供了新的希望。

布鲁诺说：“宇宙是无限大的，其中的各个世界是无数的。”这以后的很长一段时间里，人们对于这种说法怀有认同感，但是却拿不出实际的观测证据。在宇宙中有数不清的恒星，按说理应存在为数不少的行星。但是观测行星比观测恒星困难得多。行星比恒星的体积小很多，更关键的是，行星不发光，常规的观测手段——主要是光学波段的观测——很难奏效。事实上，即使是最大口径的天文望远镜也不能直接拍摄到太阳系以外行星的照片。而地外文明——倘若存在的话——只可能生活在行星上，而不是炽热的恒星表面。那么，怎样才能找到太阳系之外的世界？

太阳系外的行星总会露出点蛛丝马迹。如果直接观测不行，我们还可以用间接的手段。我们知道行星绕恒星运转是因为引力的作用。在地球上我们能感觉到太阳和地球之间的引力作用的效果，也就是地球每年绕太阳运转一周。但是我们很少注意到地球对太阳的作用。严格地说，“地球绕太阳运转”是一种粗略的说法。正确的说法应该是，地球，以及太阳系所有天体，都绕太阳系的质心运动。一个更清楚的例子是双星。人们在描述双星的时候更倾向于说两颗子星绕共同的质心运转，而不是把哪一颗作为占主导地位的恒星。这一观念有时候会帮天文学家的大忙。人们曾经认为天狼星没有伴星，当时的观测手段也无法拍摄到天狼星伴星的照片。但是科学家发现，天狼星在星空背景上以波浪线的方式移动。一种解释就是，天狼星有一个质量不算太小的“隐形”伙伴，它们相互绕行，因此天狼星的运动轨迹才会如此古怪。后来，借助于威力更大的望远镜，人们终于拍摄到了天狼星伴星的照片——那是一颗发着微弱光的白矮星。

1995年，当几位科学家借助于这个概念寻找褐矮星（一类质量相当小、几乎不发光的恒星），他们观测遥远恒星的光谱。如果恒星拥有褐矮星的伙伴，在地球上的科学家看来，恒星会微微地“晃动”。表现在光谱上，由于多普勒效应，恒星的光谱会发生周期性的红移和蓝移。这样，他们发现了恒星飞马座51可能拥有褐矮星，然而经过仔细地计算，他们发现了一件不可思议的事情：那颗褐矮星的质量实在太小了——大约只有木星的一半。

于是，我们得到的最终的结论是，飞马座拥有的不是一颗恒星伙伴，而是一颗行星。这个不同寻常的发现调动了人们的热情，仅仅过去了6年时间，已经有超过70颗行星就这样被我们找了出来。这种间接的手段尽管有效，但是结果并不令人满意。我们只能知道那里有一颗行星，它的轨道参数大致是多少，是什么性质的恒星（迄今发现的绝大部分是类似于木星的气态行星）。

1999年，科学家发现在飞马座的一颗叫做HD209548的行星拥有一颗星。这颗行星的质量大约是木星的’70%，以每3.5天绕恒星运转一周的疯狂速度运行着（它距离恒星非常近，以至于表面温度非常高）。这颗行星有一个性质，那就是从地球观察者的角度看来，每3.5天它都会飞临HD209548表面，这被称作“凌日”现象。我们知道，当一个连续光谱（比如太阳光就是连续光谱，即在一定范围内包含了频率连续的电磁波）穿过较冷的气体的时候，气体中的元素会吸收掉一部分特定频率的光。每一种元素可以吸收的光都不同。使用光谱仪拍摄这种光谱的照片，可以看到，原本连续的光谱上出现了黑色的条纹——即所谓的吸收线。

行星经过HD209548的时候，它的大气层也会吸收一部分光线，形成吸收光谱。科学家借助哈勃太空望远镜的成像光谱仪（STIS）拍摄了这颗行星凌日时的光谱照片。2001年11月25日，美国宇航局的科学家公布了他们的研究结果：这一光谱照片揭示了环绕HD209548运行的行星大气层的化学成分。这颗行星的大气中含有大量的钠元素，但是要比科学家预计的要少（早些时候科学家已经确定这颗行星类似于木星，表面相当的热），这可能是因为行星大气高层的云挡住了部分光线而导致的误差。

这样的结果或许有点让人失望，因为这颗行星并不适宜生命的存在，它的表面温度高达1000多摄氏度。但是这种探测遥远行星大气层的方法非常有用。科学家认为，找到类似于地球这样的行星并不是非常困难的。借助于这项技术，科学家就有可能分析出有哪些“地球”大气的化学成分，从而推断那里是否存在生命。迄今为止，地球是唯一拥有生命的星球。然而，由于有了这项技术，我们也许很快就能知道，地球以外的生命，你究竟在哪里？

科学的进步和发展，给人类带来了越来越多的惊奇，让我们静静地等待吧！我们相信，总有一天，我们会在茫茫的宇宙中找到适合人类居住的其他星球。那将是我们全人类的盛事。