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在浩瀚无垠的宇宙中,地球并非孤单存在。科学家们孜孜不倦地寻找着,期盼能发现其他也孕育生命的星球,而 ExTrA 计画,正是在这场星际探险中,扮演着举足轻重的角色。这个由法国主导的国际合作计画,巧妙地运用光学探测技术,展开一场又一场的类地行星巡猎。
在欧洲太空总署(ESO)位于智利的拉西拉天文台(La Silla Observatory)内,一个小巧但功能强大的望远镜正在帮助天文学家寻找类地行星。 它是法国领导的 ExTrA 计画的三座望远镜之一,该计画旨在探测环绕遥远恆星运行的行星银河系,并研究它们的环境。 但是,这些望远镜是如何发现这么多关于光年之外的世界的资讯的呢?
独特的凌星法:捕捉星光中微小的阴影
ExTrA 计画採用了「凌星法」(transit method)。想像一下,当一颗行星从恆星前方经过时,就像迷你版的日蚀,行星会短暂地遮蔽恆星发出的部分光芒,导致星光亮度出现极其微小的下降。ExTrA 的望远镜,就像是极为灵敏的光线侦测器,能够捕捉到这些微乎其微的亮度变化。
红矮星的体积和亮度都远不及我们的太阳,因此,即使是体积与地球相近的行星,在凌星时也能够遮蔽红矮星相对明显的光线比例,这就好比在微弱的烛光前,更容易察觉到小虫飞过所造成的阴影。ExTrA 计画正是利用红矮星的特性,大幅提高了侦测类地行星的机率。
ExTrA 计画的厉害之处,不仅仅在于找出行星的存在,更进一步的是,它还能分析穿透行星大气层的星光。当星光穿过行星大气层时,会与大气中的分子和原子产生交互作用,不同成分的大气层会吸收和散射不同波长的光线,进而在星光的光谱中留下独特的「指纹」。
ExTrA 望远镜配备了精密的「分光镜」,能够将星光分解成不同波长的光谱,科学家们透过分析这些光谱,就能够推断出行星大气层的组成成分,例如是否含有水气、氧气、甲烷等与生命息息相关的物质。
接力探索:超大型望远镜的深度巡礼
ExTrA 计画就像是星际探索的先锋部队,它先在大範围的天空中,初步筛选出潜在的类地行星候选者。接下来,更精密的观测任务,将交棒给欧洲南方天文台的超大型望远镜 (VLT),以及未来即将启用的极大型望远镜 (ELT)。
这些地表上最强大的天文仪器,将以更惊人的解析度和集光力,针对 ExTrA 发现的候选行星进行更深入的研究。科学家们希望能藉此更深入地了解这些行星的质量、半径、大气层结构等关键特徵,进而判断这些行星是否真的具备孕育生命的潜力,甚至是直接找到生命存在的证据。