NASA发现宜居行星(寻找宜居行星，NASA在行动)

向日葵形状的“星光罩”将保护 WFIRST 免受恒星光线的照射，使其能够聚焦在周围的行星上。

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地球面临毁灭危机，人类移民新家园，外星文明飞越光年造访地球。这些都是科幻小说中经常出现的场景。人类可以去哪里？外星人从哪里来？成为了无数天文学家的难题。找到那些类似于地球适合人类居住的行星，是解决这个问题的第一步。

日前，美国国家航空航天局（NASA）在寻找宜居行星和判断行星是否宜居方面取得了突破。人类离寻找真正能够孕育生命和文明的系外行星又近了一步。

可居住行星的范围大大缩小

什么样的行星可能有生命？此前，科学家将恒星周围温度适合液态水形成的太空区域定义为“宜居带”，位于其中的行星具备产生生命的基本条件。不过这个条件只适用于最基本的单细胞生物，和人类等高等动物完全不同。 “宜居”势必比“宜居”更为严格。

近日，美国宇航局加州大学河滨分校天体生物学研究所“替代地球”科研团队在《天体物理学杂志》上撰文称，考虑到二氧化碳等气体的浓度，大部分“宜居带”空间不能满足高等动物的生存需要。

研究人员使用计算机模拟了不同行星的大气气候和光化学反应。以二氧化碳为例，距离恒星较远的“宜居带”行星需要这种“温室气体”来维持冰点以上的温度，但一旦浓度过高，就会变成致命的“有毒气体”足够的。仅此一点就足以判断，对于人类这样的高等动物来说，“宜居带”还不到“宜居带”的三分之一。

此外，对于某些恒星系统，根本没有任何“宜居带”。例如，太阳系的两个邻居，Proxima Centauri 和 Trappist-1，它们从较冷、较暗的恒星发出紫外线辐射，会导致周围行星的一氧化碳浓度很高。这样的星球上可能存在微生物，但一定不是人类和高等动物的栖息地。

到目前为止，天文学家已经发现了 4,000 多颗系外行星。 “这一发现提供了一种方法来决定我们应该更详细地观察这些行星中的哪些，”Christopher Reinhard 说。

“星影”项目提高观测精度

载人航天器没有探测到任何系外行星，只能通过天文望远镜观察它们。如果要确定一颗行星是否适合居住，就必须获得该行星大气层的光谱信息。对于像地球这样的“岩石行星”，唯一可靠的方法是直接成像。但由于恒星通常比行星大气层反射的光亮数十亿倍，因此观察系外行星将面临其轨道恒星照明的严重干扰。

为了解决这个问题，NASA可以说是开了个“脑洞”。首先，它计划在 2020 年代中期发射广域红外巡天望远镜 (WFIRST)。望远镜的主镜直径为 2.4 米，专为拍摄“宜居行星”而设计。此外，美国宇航局的喷气推进实验室（JPL）和系外行星探索计划（Exep）将联合开发一种名为“星影”的航天器，为WFIRST遮住恒星的光芒，使其能够集中精力观察周围的行星。

如何使“星影”、WFIRST与目标星在空间上精确对齐，使“星影”的影子恰好投射在WFIRST的镜头上？

根据JPL 6月11日发布的声明，“星影”与WFIRST的距离为20000-40000公里，约为地球半径的3-7倍，两个位置的横向误差必须保持在1米以内，才能称得上“超准”。据 JPL 工程师 Michael Barton 介绍，这相当于在 100 公里外将杯垫与橡皮擦对齐，偏差小于 1 毫米。

为了完成这项任务，巴顿专门为WFIRST开发了一套计算机程序来判断“星影”的位置是否准确。与此同时，JPL 工程师 Thibault Flinova 等人开发了一套控制算法，依靠巴顿程序提供的信息来控制“星影”推进器的开启和关闭。

JPL 争辩说，自动传感器和推进器控制用于保持两个航天器在“地球直径尺度”上的完美对准。 (胡定坤)