斯科特·高迪厭倦了爭鬥。作為俄亥俄州立大學哥倫布分校的一名天文學家,他專注於以爭吵聞名的系外行星研究領域,該領域內的爭鬥包括圍繞資料訪問的激烈爭執以及在太陽系外尋找行星的團隊之間的巨大裂痕。
1月4日,在華盛頓州西雅圖,高迪將邁出試探性的第一步,以團結這個吵鬧的群體。作為美國宇航局系外行星探索專案分析小組的主席,他將嘗試推動一屋子的美國系外行星科學家為該領域未來的發展制定一個連貫、具體的願景。
時機已經成熟。研究人員幾乎已經完成了對美國宇航局的行星搜尋飛船開普勒在2009年至2013年間產生的數千條線索的梳理工作,並且正在從該飛船有限的“K2”任務擴充套件中擠出更多資料(參見《自然》514,414–415;2014)。到2020年代中期,如果預算允許,天文學家預計將有一顆名為廣域紅外巡天望遠鏡(WFIRST)的衛星忙於編目那些距離其主恆星太遠而開普勒無法發現的行星。
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開普勒和WFIRST將共同對我們星系中存在多少行星進行粗略統計。但是,美國宇航局尚未弄清楚如何解決下一個更關鍵的問題:這些行星上是否真的能存在任何生命?以及為了瞭解某個世界的可居住性,需要做些什麼?
“我們現在想知道的大問題是:在WFIRST之後,我們想做什麼?”高迪說。
他和其他人說,現在開始擔心還為時不晚。美國宇航局根據每十年進行一次的社群調查來優先安排其任務。系外行星科學在2010年的調查中表現不佳,部分原因是該領域無法就統一的願景達成一致。
紐約州伊薩卡市康奈爾大學的天文學家麗莎·卡爾滕內格說:“我們生活在一個歷史上第一次有可能回答我們在宇宙中是否孤獨的時代。” “如果我們不能實現這個目標,那將是一件非常遺憾的事情。”
幾乎所有人都同意,下一個重大步驟將是能夠直接觀測外星世界的太空望遠鏡。(開普勒使用間接方法來推斷系外行星的存在。)早在2000年,美國宇航局甚至開始計劃這樣的航天器。但是,這些夢想因任務的潛在成本和缺乏實現該目標的技術而破滅。
直接成像望遠鏡將使用兩種方法中的一種來阻擋主恆星的光線,從而使其能夠探測到圍繞它們執行的較暗淡的行星。一種方法是日冕儀,這是一種位於太空望遠鏡內部的圓盤,可以阻擋中央恆星的光線,從而使行星進入視野。WFIRST目前計劃配備一個日冕儀,使其能夠直接對系外行星成像,但該儀器可能會因預算原因而被削減。另一種選擇是星影,這是一種不透明的軌道材料,它將自身定位在離太空望遠鏡一定距離的位置,並從那裡阻擋恆星的光線。
賓夕法尼亞州立大學大學園的系外行星研究員蘇夫拉特·馬哈德文說:“考慮到這個領域是如此令人興奮和充滿活力,如果未來十年內沒有某種成像任務,我們都會非常失望。”
目前,歐洲航天局正在計劃PLATO(行星凌日和恆星振盪),這是一項2024年的系外行星任務,不會直接對行星成像。美國天文學家將繼續嘗試收集更多關於系外行星的資訊。凌日系外行星勘測衛星是美國宇航局計劃於2017年進行的任務,它將尋找穿越附近50萬顆明亮恆星表面的行星。定於2018年發射的詹姆斯·韋伯太空望遠鏡將探索相對較小的系外行星上的雲層和大氣層,儘管它不太可能看到像地球一樣小的行星。
馬里蘭州格林貝爾特市戈達德太空飛行中心的的天體物理學家安基·羅伯格說,儘管如此,這些即將到來的任務並沒有真正解決人類在宇宙中是否孤獨的問題。“我相信,時間已經臨近,”她說,“我們應該真正嘗試透過一項能夠找到附近類地世界上的可居住條件並檢視它們是否可能支援生命的使命來解決這個問題。”
本文經許可轉載,並於2014年12月29日首次發表。