美國(guó)宇航局的宜居世界天文臺(tái)將如何搜索系外行星尋找外星生命的跡象
時(shí)間:2025-12-10 18:12:53 來(lái)源:桑間濮上網(wǎng) 作者:知識(shí) 閱讀:567次

一幅插圖顯示了在地球軌道上的可居住世界望遠(yuǎn)鏡,它的宇航宜居遮星板打開了。(圖片鳴謝:uux.cn/NASA/Robert Lea)
(神秘的局的跡象北京海淀區(qū)美女上門服務(wù)(薇WhatsApp+365-*2895)提供全國(guó)外圍女上門、伴游,空姐,網(wǎng)紅,明星,學(xué)生上門預(yù)約服務(wù) 同城30分鐘內(nèi)到達(dá) 面到付款地球uux.cn)據(jù)美國(guó)太空網(wǎng)(羅伯特·李):美國(guó)宇航局的可居住世界天文臺(tái)(HWO)的計(jì)劃正在進(jìn)行中,該天文臺(tái)將搜索太陽(yáng)系外行星的世界索系大氣層,尋找外星生命的天文臺(tái)跡象。
本周,何搜加州理工學(xué)院(Caltech)舉辦了一場(chǎng)研討會(huì),外行科學(xué)家和工程師們討論了HWO可能采用的星尋星生技術(shù)狀態(tài),這是找外繼詹姆斯·韋伯太空望遠(yuǎn)鏡(JWST)之后,美國(guó)宇航局的美國(guó)命下一個(gè)大型望遠(yuǎn)鏡項(xiàng)目之一。
在太陽(yáng)系外圍繞遙遠(yuǎn)恒星運(yùn)行的宇航宜居北京海淀區(qū)美女上門服務(wù)(薇WhatsApp+365-*2895)提供全國(guó)外圍女上門、伴游,空姐,網(wǎng)紅,明星,學(xué)生上門預(yù)約服務(wù) 同城30分鐘內(nèi)到達(dá) 面到付款行星——系外行星——的大氣層中尋找生命跡象,就像是局的跡象在宇宙大海里撈針。畢竟,世界索系美國(guó)宇航局估計(jì)有幾十億顆地球大小的天文臺(tái)行星位于其恒星的可居住區(qū),這些區(qū)域的何搜溫度適宜液態(tài)水存在。這僅僅是在銀河系中。
然而,科學(xué)家們至少知道他們應(yīng)該尋找什么,以及潛在的生命跡象的知識(shí)。
“我們希望探測(cè)這些系外行星的大氣層,尋找氧氣、甲烷、水蒸氣和其他可能表明生命存在的化學(xué)物質(zhì),”美國(guó)宇航局系外行星探索項(xiàng)目首席技術(shù)專家尼克·西格勒在一份聲明中說。“我們不會(huì)看到小綠人,而是這些關(guān)鍵化學(xué)物質(zhì)的光譜特征,或者我們所說的生物特征。”
HWO最初是由2020年天文學(xué)和天體物理學(xué)十年調(diào)查(Astro2020)作為首要任務(wù)提出的,這是天文學(xué)界未來(lái)十年的目標(biāo)路線圖。這是因?yàn)椋藢ふ姨?yáng)系外的生命跡象和幫助天文學(xué)家了解整個(gè)行星系統(tǒng),天文臺(tái)還將在天體物理學(xué)研究中發(fā)揮重要作用。
根據(jù)HWO技術(shù)評(píng)估小組(TAG)成員Dmitry Mawet的說法,盡管該任務(wù)將在21世紀(jì)30年代末或21世紀(jì)40年代初發(fā)射,但望遠(yuǎn)鏡現(xiàn)在將使用的先進(jìn)技術(shù)可能有助于防止以后的成本超支。

一幅插圖顯示了環(huán)繞地球軌道上的可居住世界望遠(yuǎn)鏡,以及(插圖)該項(xiàng)目將調(diào)查的系外行星類型,以尋找生命跡象。(圖片鳴謝:uux.cn/(主)NASA/羅伯特·李(插圖)NASA艾姆斯/JPL-加州理工學(xué)院/t·派爾)
向遙遠(yuǎn)的星星投下陰影
為了對(duì)系外行星大氣層進(jìn)行深入研究,以尋找生命跡象,HWO將利用其能力遮擋系外行星軌道上恒星的光芒。
阻擋來(lái)自這些恒星的強(qiáng)光將允許微弱的星光被這些恒星周圍的軌道行星的大氣層反射,從而被看到。化學(xué)元素和化合物吸收并發(fā)出獨(dú)特波長(zhǎng)的光,這意味著暴露在行星大氣中的光攜帶著組成它的元素的指紋。
科學(xué)家利用這種光,通過一種叫做光譜學(xué)的方法,尋找這些指紋。這種化學(xué)指紋可以包括指示生物呼出或吸入的化學(xué)化合物的生物特征。
HWO有兩種主要的方式來(lái)阻擋多余的星光。一方面,它可以利用一個(gè)大型的外部遮光罩,它將在發(fā)射后從HWO展開成一個(gè)巨大的向日葵形傘。
或者,它可以使用一種叫做日冕儀的內(nèi)部恒星遮光罩,類似于科學(xué)家用來(lái)阻擋太陽(yáng)明亮光球?qū)庸饩€的儀器,以研究其模糊的外層大氣或日冕。西格勒補(bǔ)充說,目前,美國(guó)宇航局已經(jīng)決定將HWO的重點(diǎn)放在其他幾架望遠(yuǎn)鏡上使用的日冕儀技術(shù)上,包括JWST和即將到來(lái)的南希·格蕾絲·羅曼望遠(yuǎn)鏡。

在太空中可以看到一顆看起來(lái)像地球但有黃色陰影的行星和一顆遙遠(yuǎn)的恒星。(圖片來(lái)源:uux.cn/美國(guó)宇航局艾姆斯/JPL-加州理工學(xué)院/T .派爾)
位于夏威夷莫納克亞山上的W. M .凱克天文臺(tái)已經(jīng)在使用一臺(tái)由Mawet發(fā)明的日冕儀結(jié)合凱克行星成像儀和表征器(KPIC)研究系外行星。日冕儀讓KPIC拍攝年輕和熾熱的氣態(tài)巨行星的熱輻射,使科學(xué)家能夠研究這些行星及其行星系統(tǒng)如何演變。
HWO將瞄準(zhǔn)的類地行星發(fā)出的光線比它們的恒星弱大約100億倍,這意味著未來(lái)太空望遠(yuǎn)鏡的日冕儀需要將星光遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過目前的極限。
“隨著我們?cè)絹?lái)越接近所需的星光抑制水平,挑戰(zhàn)變得更加困難,”Mawet補(bǔ)充道。
用變形鏡抑制星光
在加州理工學(xué)院會(huì)議上提出的加強(qiáng)抑制來(lái)自遙遠(yuǎn)恒星的光的想法之一是在日冕儀中放置一面鏡子,可以變形來(lái)控制光線。
使用數(shù)千個(gè)致動(dòng)器來(lái)驅(qū)動(dòng)鏡子的形狀以及推拉其反射表面,可以阻止雜散光進(jìn)入最終圖像,從而防止多余的殘余星光“斑點(diǎn)”。這種可變形的“主動(dòng)”反射鏡將被南希·格雷斯·羅曼太空望遠(yuǎn)鏡使用,事實(shí)上,該天文臺(tái)將不遲于2027年發(fā)射。羅曼應(yīng)該讓天文學(xué)家看到比他們的恒星暗十億倍左右的氣體巨星,以及行星誕生時(shí)留下的恒星周圍的碎片。
這將是HWO需要的更強(qiáng)大技術(shù)的重要墊腳石,填補(bǔ)了日冕儀面罩和主動(dòng)反射鏡的空白,它們太大了,無(wú)法在一個(gè)眾所周知的界限內(nèi)覆蓋。
“我們需要能夠?qū)㈢R子變形到皮米級(jí)的精度,”Mawet解釋道。“與羅曼的日冕儀相比,我們需要將星光抑制大約100倍。”
在加州理工學(xué)院會(huì)議期間,科學(xué)家們還討論了用于HWO的最佳鏡子類型和應(yīng)該涂什么,以及望遠(yuǎn)鏡的其他潛在儀器。
隨著HWO計(jì)劃的繼續(xù)認(rèn)真進(jìn)行,天文學(xué)家們也在為未來(lái)的望遠(yuǎn)鏡選擇類似地球的系外行星目標(biāo)來(lái)訓(xùn)練它的目光。這一搜尋將包括在凱克天文臺(tái)使用由加州理工學(xué)院運(yùn)營(yíng)的凱克行星探測(cè)器(KPF),該探測(cè)器是專門為在小紅星的可居住區(qū)尋找類地行星而設(shè)計(jì)的。
“研討會(huì)幫助指導(dǎo)我們找出我們技術(shù)中的差距,以及我們?cè)谖磥?lái)十年需要做更多開發(fā)的地方,”Mawet總結(jié)道。
(責(zé)任編輯:知識(shí))
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