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寻找宜居行星,NASA在行动

 

 

葵花形的“星影”(Starshade)将为WFIRST遮住恒星毫光,使其专心不雅测周围的行星。

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  地球面临息灭危急,人类移夷易近新的家园,外星文明飞越光年的间隔走访地球,这些都是科幻小说中经常呈现的情景。人类能到哪里去?外星人能从哪里来?已成为困扰无数天文学家的难题。找到那些与地球类似的合适人类生计的行星,则是破解这一难题的第一步。

  日前,美国国家航空航天局(NASA)在到哪里探求宜居行星和判断行星是否宜居上都有所冲破。人类间隔找到真正能够孕育生命和文明的系生手星又近了一步。

  宜居行星范围大年夜幅缩小

  什么样的行星上可能存在生命?之前,科学家将恒星周围温度得当形成液态水的空间区域定义为“可栖身带”,位于此中的行星具备孕育发生生命的基础前提。然则,这种前提只适用于最基础的单细胞生物,与人类等高等动物完全弗成同日而语。“宜居”势必比“可居”更为严苛。

  近日,位于加州大年夜学河干分校的NASA天体生物学钻研所“替代地球”科研团队在《天体物理学杂志》上撰文指出,斟酌到二氧化碳等气体浓度,“可栖身带”中大年夜部分空间都无法满意高等动物的生计必要。

  钻研职员使用谋略机模拟不合行星的大年夜气气候和光化学反映。以二氧化碳为例,“可栖身带”中离恒星较远的行星必要这种“温室气体”负气温达到冰点以上,但其浓度一旦过高则将成为足乃至命的“有毒气体”。仅此一项就足以判断,对付人类等高等动物,“宜居区”不到“可栖身带”的三分之一。

  更紧张的是,对付某些恒星系统来说,根本不存在任何“宜居区”。比如太阳系的两个邻居,“半人马座”比邻星和Trappist-1等温度较低、亮度较暗的恒星发出的紫外线辐射会导致其周围行星一氧化碳浓度过高。这种行星上可能存在微生物,但毫不能成为人类和高等动物的栖息地。

  至今为止,天文学家已经发清楚明了4000多颗系生手星。“这一发明供给了抉择我们应该更具体地察看这些行星中的哪一个的措施。”克里斯托弗⋅莱因哈德说。

  “星影”计划前进不雅测精度

  人类航天器还不能去探测任何一个系生手星,只能经由过程天文千里镜不雅测。假如要确定一个行星是否宜居,必须得到行星大年夜气的光谱信息,对付类似地球的“岩石行星”,独一靠得住的措施便是直接成像。然则,因为恒星的亮度每每是行星大年夜气层反射光的数十亿倍,以是不雅测系生手星将面临其萦绕的恒星光照的严重滋扰。

  为了办理这一难题,NASA堪称“脑洞”大年夜开。首先,其计划于20世纪20年代中期发射广域红外勘测千里镜(WFIRST),该千里镜的主镜直径达到2.4米,专门用于为“宜居行星”摄影。别的,NASA下属喷气推进实验室(JPL)将与系生手星探索计划(Exep)联合研制名为“星影(Starshade)”的航天器,为WFIRST遮住恒星的毫光,使其专心不雅测周围的行星。

  如何使“星影”、WFIRST和目标恒星在太空中正确连成一线,使“星影”的影子恰恰投在WFIRST的镜头上?

  根据JPL在6月11日宣布的声明,“星影”、WFIRST之间的间隔在20000—40000公里,大年夜约是3—7倍的地球半径,且二者位置的横向偏差必须维持在1米之内,堪称“超级正确”。JPL工程师迈克尔⋅巴顿表示,这相称于一个饮料杯垫在100公里的间隔上对准一颗橡皮擦,误差小于1毫米。

  为了实现这一义务,巴顿为WFIRST专门开拓了一套谋略机法度榜样来确定“星影”位置是否准确。同时,JPL工程师蒂鲍尔特⋅弗林诺瓦等人开拓了一套节制算法,其寄托巴顿法度榜样供给的信息来节制“星影”推进器的开关。

  JPL觉得,应用自动传感器和推进器节制来维持两个航天器跨越“地球直径尺度”的完全对准。(科技日报北京6月16日电)

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