詹姆斯·韋伯太空望遠(yuǎn)鏡能否探測(cè)到外星生命？
詹姆斯·韋伯太空望遠(yuǎn)鏡運(yùn)用了從未在太空中使用過(guò)的全新技術(shù)(圖像版權(quán)歸NASA所有)
要是詹姆斯·韋伯太空望遠(yuǎn)鏡按照當(dāng)前計(jì)劃于2021年順利發(fā)射，那將比原計(jì)劃晚14年/一項(xiàng)遲到14年的項(xiàng)目也將就此完成。美國(guó)宇航局的詹姆斯·韋伯太空望遠(yuǎn)鏡在距地球150萬(wàn)公里的軌道上繞太陽(yáng)運(yùn)行，當(dāng)它最終到達(dá)該位點(diǎn)時(shí)，它定會(huì)引發(fā)一場(chǎng)天文革命。
美國(guó)宇航局宣稱(chēng)這個(gè)望遠(yuǎn)鏡將“回溯時(shí)光，看到早期宇宙中形成的第一批星系”。
這些言論在科學(xué)家們看來(lái)仍不夠大膽，他們認(rèn)為詹姆斯·韋伯太空望遠(yuǎn)鏡將成為世界聞名、深受人們喜愛(ài)的哈珀望遠(yuǎn)鏡的繼任者，憑借其直徑長(zhǎng)達(dá)6.5米的金色主鏡與極為靈敏的攝像頭展示出另一個(gè)卓越的性能。
詹姆斯·韋伯太空望遠(yuǎn)鏡或許可以找到外星生命的痕跡——探測(cè)圍繞附近其它恒星運(yùn)行的行星的大氣成分是否受到了外星生物的改造。
其實(shí)，打造該太空望遠(yuǎn)鏡的項(xiàng)目在2011年差點(diǎn)被美國(guó)政府取消，其原因很大程度可歸結(jié)為它天文數(shù)字般的成本——預(yù)估為100億美元，而不是最初計(jì)劃的10億美元。
然而，地面上的天文學(xué)家們——包括提議用該望遠(yuǎn)鏡進(jìn)行“生命探測(cè)”的華盛頓大學(xué)團(tuán)隊(duì)——對(duì)此次發(fā)射的前景感到無(wú)比興奮。
你將如何探測(cè)遙遠(yuǎn)行星上的生命呢？
華盛頓大學(xué)天文學(xué)家Joshua Krissansen-Totton及其團(tuán)隊(duì)已經(jīng)研究了該望遠(yuǎn)鏡是否能在圍繞附近恒星運(yùn)行的行星的大氣層中探測(cè)到他們聲稱(chēng)的“生命信號(hào)”。
Krissansen-Totton說(shuō)：“我們能夠在未來(lái)幾年進(jìn)行這些探測(cè)生命的觀測(cè)項(xiàng)目。”
其研究基礎(chǔ)在于詹姆斯·韋伯太空望遠(yuǎn)鏡對(duì)光高度敏感，可以捕捉到所謂的“大氣化學(xué)不平衡”。
Earth's atmosphere would change if all life was suddenly removed
著名科學(xué)家詹姆斯·拉夫洛克和卡爾·塞根提出，這可能不是一個(gè)讓人容易記住的時(shí)代，但這會(huì)是一個(gè)有著豐富遺產(chǎn)的時(shí)代。原因是，如果明天地球上的所有生物都消失了，那么組成我們的大氣層的許多氣體將會(huì)發(fā)生自然的化學(xué)反應(yīng)，然后大氣層又將緩慢地恢復(fù)到一個(gè)由各種不同的化學(xué)物質(zhì)混合的狀態(tài)。
居住在地球上的生物，會(huì)不斷地遠(yuǎn)離排出廢氣的狀態(tài)。
由于這個(gè)原因，尋找氧氣的標(biāo)志（或者是氧氣的化學(xué)存在區(qū)域），一直以來(lái)都被認(rèn)為是發(fā)現(xiàn)生物體存在的好方法。但是這一方法是基于這樣一種假設(shè)：地球外的生物與人類(lèi)有著相同的生物規(guī)律。
但也有可能并不是這樣。因此，評(píng)估大氣層的化學(xué)不平衡—尋找其他氣體并且弄清楚一個(gè)星球的大氣層從失常到正常狀態(tài)需要多久—可能是發(fā)現(xiàn)任何種類(lèi)的外星生物的關(guān)鍵。
一個(gè)正在圍繞其他行星運(yùn)行的星球的大氣層的化學(xué)組成成分可以用光測(cè)量。當(dāng)該星球通過(guò)我們與其所圍繞的行星之間的軌道時(shí)，我們可以從仔細(xì)的測(cè)量星光中的極其微小的凹陷處中得知。該星球大氣層中的氣體讓光減少并且隨著光的波長(zhǎng)或者顏色變化，揭露關(guān)于每一種化學(xué)物質(zhì)現(xiàn)在的含量有多少的信息。
那么最好的觀察地方在哪里呢？
Krissansen-Tattoo 先生模仿了可能會(huì)被得到的數(shù)據(jù)，如果韋伯空間望遠(yuǎn)鏡觀察星球，而該星球圍繞一個(gè)木星大小的，名字為T(mén)RAPPIST-1的行星運(yùn)動(dòng)，該星球距離我們的太陽(yáng)大約有39.6光年。TRAPPIST-1行星在2017年造成了一場(chǎng)轟動(dòng)，因?yàn)榭茖W(xué)家發(fā)現(xiàn)它可以供養(yǎng)七個(gè)地球大小的行星，其中一些星球還有液態(tài)水，所以這對(duì)于寄生生命來(lái)說(shuō)可能是一個(gè)很好的賭注。
這位華盛頓研究員預(yù)測(cè)，詹姆斯·韋伯能夠測(cè)量第四星球—TRAPPIST-1e大氣層中的甲烷和二氧化碳的總量，通過(guò)由這些氣體所影響的光的凹陷處可以測(cè)量。
對(duì)于一個(gè)難以想象的微弱的信號(hào)來(lái)說(shuō)，這無(wú)疑是一個(gè)艱難的測(cè)量任務(wù)，但是康奈爾大學(xué)的天文學(xué)家，喬納森·魯奈教授，他并沒(méi)有參與這項(xiàng)研究，但他對(duì)這個(gè)預(yù)言感到很激動(dòng)，并說(shuō)道：“韋伯空間望遠(yuǎn)鏡他們真的可以做到?！?/span>
媒體稱(chēng)，7顆行星具有類(lèi)似地球的特征。（圖片來(lái)源：自然雜志）
然而，一經(jīng)測(cè)量，克里斯桑森·托頓先生解釋道，你就可以問(wèn)這個(gè)問(wèn)題：我們知道任何非生物過(guò)程會(huì)產(chǎn)生這種效果嗎？他指出，行星大氣（包括地球大氣）也會(huì)被火山活動(dòng)等非生物過(guò)程改變。因此，如果TRAPPIST-1e的大氣被發(fā)現(xiàn)有問(wèn)題，那么研究人員在宣布存在外星生命之前需要排除任何非生物過(guò)程影響。
克里斯桑森·托頓先生表示，“那方面的確認(rèn)需要多方面的觀察才能提出完全堅(jiān)實(shí)的例子”。
“但是，如果我們探測(cè)到一些沒(méi)有其他解釋的東西，我想這將是一個(gè)極其令人興奮的發(fā)現(xiàn)?！?/span>
還有誰(shuí)會(huì)這么做？
目前而言，望遠(yuǎn)鏡的金膜仍安全鎖在加利福尼亞的實(shí)驗(yàn)室里，天文學(xué)家必須繼續(xù)等待這些可能性被探測(cè)出來(lái)。
韋伯空間望遠(yuǎn)鏡（JWST）將會(huì)引入一些新設(shè)備，以在未來(lái)幾十年內(nèi)對(duì)其他恒星周?chē)男行沁M(jìn)行嚴(yán)格審查。
夏威夷和智利的巨型地面望遠(yuǎn)鏡也在計(jì)劃中，歐洲航天局在英國(guó)領(lǐng)導(dǎo)下的旨在探測(cè)其他恒星周?chē)行堑模ǖ闪缣?hào)）系外行星探測(cè)器任務(wù)將在20世紀(jì)20年代發(fā)射。
魯寧教授表示：“我認(rèn)為我們正處在一個(gè)了解我們宇宙和探索宇宙的非凡時(shí)期，韋伯空間望遠(yuǎn)鏡正踏向走進(jìn)它的下一步中”。
“這將是真正值得的”。
英國(guó)領(lǐng)導(dǎo)的中紅外望遠(yuǎn)鏡的首席科學(xué)家吉利安·懷特教授也對(duì)此表示贊同，她說(shuō)：“我們以前從未接觸過(guò)如此大的空間?！?/span>
“說(shuō)一個(gè)望遠(yuǎn)鏡能打開(kāi)宇宙的新窗口可能聽(tīng)起來(lái)有點(diǎn)老套，但是對(duì)韋伯空間望遠(yuǎn)鏡來(lái)說(shuō)，這是真的”。
韋伯空間望遠(yuǎn)鏡是由美國(guó)領(lǐng)導(dǎo)，歐洲航天局和加拿大航天局的合資任務(wù)。約納森·尼科爾博士是萊斯特大學(xué)的行星學(xué)家，2018年英國(guó)科學(xué)協(xié)會(huì)媒體研究員。
作者：Dr Jonathan Nichols
FY：Astronomical volunteer team
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審核：天文志愿文章組-
排版：零度星系
參考資料
1.WJ百科全書(shū)
2.天文學(xué)名詞
3.原文來(lái)自：https://www.bbc.com/news/science-environment-45400144
本文由天文志愿文章組-學(xué)棟XD，提燈格爾，SuYanan翻譯自Dr Jonathan Nichols的作品，如有相關(guān)內(nèi)容侵權(quán)，請(qǐng)于三十日以內(nèi)聯(lián)系運(yùn)營(yíng)者刪除。
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