NASA全新探測器如何尋找系外行星？

TESS（凌星系外行星巡天望遠鏡）的想像圖。該望遠鏡將會巡視太空，尋找附近恆星周圍的行星。

插圖：NASA, GSFC

撰文：NADIA DRAKE

美國宇航局最新的行星探測器發射時間推遲一天。根據原定計劃，北京時間今天早上6:32，SpaceX公司的獵鷹9號火箭將搭載它升空。但發射時間因故推遲至少48小時，具體原因未知，但似乎是技術原因而與天氣無關。

SpaceX公司在社交媒體上聲明稱：「今日暫停發射，將做進一步引導、導航與控制分析。各個團隊正在努力工作，以促成TESS在4月18日發射。」

美國宇航局最新的行星探測器將搭乘SpaceX公司的獵鷹9號火箭，從佛羅里達州的卡納維拉爾角升空。

一旦發射成功，凌星系外行星巡天望遠鏡（TESS）將進入預定軌道，開始在最近、最亮的恆星附近搜尋行星，建立系外行星的目錄，以備仔細尋找生命跡象。

康奈爾大學的Lisa Kaltenegger稱：「TESS發射幾個月後，我們將朝向第一批熟悉的恆星，它們周圍可能存在像地球一樣的星系。」

美國宇航局最新的衛星如何搜尋附近的行星

了解一下美國宇航局最新的行星搜尋利器——凌星系外行星巡天望遠鏡（TESS）。

你可能會覺得搜尋行星的探測器聽起來很耳熟，那可能是因為美國宇航局珍貴的開普勒探測器成果豐碩。2009年至今，開普勒探測器已經從遙遠的恆星光芒中，搜尋到了許多行星。僅僅開普勒探測器，發現的行星數量就已經高達2600多顆，其中一些行星很可能是與地球一樣的岩質行星。

據該項目的科學家、美國宇航局戈達德太空飛行中心的Elisa Quintana稱，TESS的功用與開普勒並不完全一致。以下，就為您介紹這兩個探測器任務的異同，闡述TESS如何解答「我們在宇宙中是否唯一」這一難題。

為什麼需要不止一顆行星探測器？

開普勒探測器已經在軌9年，燃料已經極少，在接下來幾個月內很有可能停止工作。科學家們對開普勒的宿命早已有所準備，但看著它終結也絕非易事。沒人願意失去這顆有史以來最成功的行星探測器，畢竟，它曾證明太空中的行星數量要多於恆星。

即便開普勒的壽命更長，找到更多行星也肯定會更好。此外，TESS旨在搜尋特定類型的行星，而非在太空中寬泛地做大普查。

Quintana稱：「TESS即將找到介於地球和海王星之間的眾多行星，這一點最讓我激動。這種行星的類別最豐富，我們對其知之甚少，因為我們太陽系裡一顆都沒有。」

那麼，TESS究竟是如何尋找行星的呢？

與開普勒探測器一樣，TESS也將搜尋那些從恆星前面經過，並造成恆星光線稍微變暗的那些行星。這種方法名為凌日法或凌星法。這種微弱的亮度編號，不僅會揭示行星的存在，還能告訴我們行星的大小及公轉周期。

開普勒探測器大多數時間都是盯著一小片天空。與它不同的是，TESS將會到處看。當TESS繞地球運轉時，它將用4顆鏡頭凝視85%的天空，盯住某顆恆星的時間最多達27天。第一年的觀測期內，它的關注焦點在南方的天空，第二年將會轉向北方。

Kaltenegger解釋說：「在我們知曉有多少迷人而多樣的行星之前，巡視天空而且對每顆恆星只進行短時間觀測的方法風險很大。現在，既然開普勒探測器已經發現了那麼多行星，還告訴了我們有多少行星與地球相似，那麼，巡天探測也就說得通了。」

我們為什麼在意這些類型的行星？

首先一點，我們對系外生命的搜尋，基本上囿於我們現有的知識。我們不認識的生命可能到處都有，它們也不在乎我們能不能想像它們存在的形式。為了縮小搜尋範圍，天文學家們將從我們熟悉的東西入手，而我們知道，生命起碼能在一顆圍繞相對穩定的恆星公轉、而且氣候溫暖的岩質行星上演化。

行星Kepler-20f的公轉周期為20天，地表溫度高達427℃。就我們所知，這一溫度對生命而言太過炎熱。插圖：NASA, AMES, JPL-CALTECH

也就是說，TESS即將仔細觀察的許多恆星，都會比我們的太陽更小、更暗，畢竟，紅矮星是銀河系中最常見的恆星類型。圍繞這些恆星公轉，而且既不太熱也不太冷的行星，距離恆星一般都相對較近，科學家們用幾個月的觀測足以發現它們。

此外，TESS即將發現的行星，更有利於科學家們仔細觀測，研究其地表之上、海洋之下、雲層之中是否存在外星生命體。

等一下，為什麼TESS發現的行星更易於研究生命跡象？

在其視域內，TESS將會瞄準距離最近、最亮的恆星，也就是我們在晚上能看到的所有星星再加上幾萬顆。這項觀測計劃將讓科學家們找到最有利於後續觀測的行星，即那些既相對較近（距離地球300光年左右），又能被其恆星照亮大氣層的那一類。

開普勒探測器發現的多數行星要麼太遠，要麼是恆星太暗，不利於此類觀測。

工作原理到底是啥？

當這些行星從其恆星前經過時，後方的恆星光芒將會照亮行星的大氣層（如果有），有關大氣層成分和密度的線索便會留下。但是，在宇宙尺度中收集這類線索，需要靈敏度極高的望遠鏡。

假如延期已久的詹姆斯?韋伯太空望遠鏡最終升空並投入運行，TESS發現的行星上的大氣層將成為它的關注重點。與此同時，還有其它望遠鏡來分析TESS所發現行星的質量。如此一來，天文學家們便可計算出行星的密度和成分，確定某顆行星是如地球一樣的岩質行星，還是如海王星一樣的氣態行星。

Quintana稱，在韋伯望遠鏡上線之前，哈勃望遠鏡和斯皮策望遠鏡可能會現行探測某些行星大氣層。

據悉，韋伯望遠鏡最新的發射時間估計為2019年。Quintana說：「韋伯望遠鏡的一再延遲十分不幸。不過，這樣也能給TESS留出時間來完成主要任務，建立南北兩大空域內的行星名錄。」

（譯者：mikegao）

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