太阳系外有行星  地球找到个远亲

中国科学院南京紫金山天文台研究员  王思潮

地球是不是宇宙生命的孤岛？地球以外还有外星人吗？这是几百年来科学家探索的难题，也是公众关注的长盛不衰的热点。最近美国科学家在太阳系外发现了一颗有大气环绕的行星，从而使宇宙生命的艰难探索翻开了新的一页。     为觅“知音”到远方     古代中国的“天宫神仙”与西方的“上帝诸神”等等都是人们对宇宙生命的想象。近代的科学研究表明，地球只是一颗绕太阳运转的行星，在它46亿年的历史中，最初几亿年是死气沉沉的，后来才一步步演变出简单的生命，继而分化出植物、动物乃至智慧生物———人类。科学家自然推断出在别的行星上，只要有水，有合适的温度和大气，同样可能有生命。     科学家首先在太阳系内的行星中寻找生命，结果却很失望，连与地球最近似的火星也没发现最低等的生命。     20世纪70年代开始，科学家将目光投向太阳系以外的世界。恒星是太阳的姐妹，科学家推测，在一些恒星周围也可能有行星围绕，在那些行星中，有一部分可能演变出宇宙生命乃至高级的智慧生物。     为此，美国先后发射了“先驱者”10号和11号、“旅行者”1号和2号宇宙飞船，他们载着地球人的形象，载着向外星人的善意问候飞向茫茫宇宙。     可是由于我们并不清楚何处才是另一所宇宙生命的乐园，因此这几艘宇宙飞船像我们在海边扔漂流瓶一样，被拾取的可能性实在渺茫，也许在几十万年之后，也许要几千万年。     光谱帮人找行星20世纪90年代，天文学家开始搜索太阳系外行星。这一行动面临许多困难，因为除太阳以外，其它恒星离我们都太遥远，离我们最近的“比邻星”也有4.3光年。     1989年“旅行者2号”飞船飞离太阳系之前，曾回过头来给太阳系拍了一张“留恋”的照片，此时它离太阳的距离约为45亿公里。在这里太阳已只是一颗亮星而已。而水星已淹没在太阳的光芒中，火星、天王星、海王星和冥王星都很暗，包括地球在内的其它4颗行星也只是一些模糊和不模糊的光点而已。如果从其它恒星来观察我们太阳系，距离至少还要远2000倍，这时，很难分辨太阳有没有行星。     为了追寻太阳系外的行星，天文学家另辟蹊径。他们清楚：行星绕恒星公转时，由于万有引力的作用，恒星也不是完全在中心，而是在中心附近轻微地摆动，这有点像一名重量级的大胖子和一名穿上隐身衣的小姑娘跳交际舞，大胖子还是会有轻微的摆动，从他的周期性摆动，可以推测出他身旁有一名身轻如燕的隐身舞伴。天文学家使用高精度视向速度测量的光谱方法搜寻太阳系以外的行星。我们在日常生活中会发现，当高速的火车驰近时，火车的鸣叫声显得尖锐刺耳，而当火车离你而去时，就显得平和，这就是“多普勒效应”。同样道理，当恒星向我们接近时，它的光谱线就会向紫光方向偏移，当恒星离我们远去时，光谱线就会向红光偏移。这种光谱线的周期性摆动虽然微乎其微，但是瑞士日内瓦天文台还是用它于1995年在“飞马座51”这颗恒星周围发现了第一颗太阳系外行星。此后，世界各地的大望远镜都先后投入搜索的竞赛之中，至今已发现了将近80颗太阳系外行星。     利用“透视”找到大气     为了寻找生命的踪迹，天文学家开始探测这些行星有没有大气。这一行动更为困难，但天文学家还是想出了巧妙的方法。     在太阳系中，有时金星会运动到太阳和地球之间，我们此时能看到一个小的黑圆斑慢慢地滑过日面，这种现象称为“凌现象”，天文学家正是利用“金星凌日”现象认识到金星有一层大气环绕。不过恒星离我们太远，而且行星绕恒星公转的轨道平面很少在地球的视线方向，因此只有很少的行星能出现“凌恒星”的现象。     天文学家逐个对行星进行搜索，以发现“行星凌恒星”的罕见天象，并利用背后的恒星星光检测前面行星有无大气环绕。功夫不负有心人，最近美国天文学家查波里和布朗等人使用哈勃太空望远镜在飞马星座一颗恒星附近发现了有大气环绕的行星。这颗恒星名字是HD209458，距太阳150光年，它的那颗行星的质量相当0.7个木星。当行星出现“凌恒星”天象时，恒星星光穿过前面行星的大气层，就像用X光透视人体那样，恒星星光的光谱线检测出行星大气中有钠原子。钠元素在行星大气中含量虽然极少，却是很灵敏的指标性元素，它的发现证实了这颗行星有大气环绕。     这一项发现是惊人的，它表明人类不仅能发现太阳系以外遥远的行星，而且能分析这些行星的特征。天文学家仍将努力探测行星的大气层中有无甲烷、水蒸气和钾等物质。随着新的太阳系外行星不断被发现，也许有一天，人类会在茫茫宇宙中找到更像地球的“近亲”。▲  《环球时报》 (2001年12月07日第十三版)

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