美國宇航局的開普勒太空望遠鏡花費了近十年的時間從我們的太陽系向外觀測銀河系的系外行星，現在它正透過轉回並拍攝一張家園的照片來慢慢進入退役狀態。如果 12 月 10 日您在摩羯座附近觀看，這艘年邁而令人尊敬的飛船將從大約 1 億英里外回望。
為了提高人們對這次活動的認識並作為一種致敬，一些天文學家發起了一項“#waveatkepler”社交媒體活動，希望世界各地的人們暫停一下，抬頭向這顆自 2009 年發射以來徹底改變了天文學的太空望遠鏡致敬，因為它一直在尋找類似地球的系外行星。從開普勒號發現的數千個世界中，天文學家不僅找到了一些可能與地球相似的世界；他們還得出了一些意義深遠的結論。例如，我們現在知道，平均而言，我們星系中的每顆恆星都有一顆行星，而典型的世界似乎比地球大，但比海王星小——這種行星在我們自己的太陽系中奇怪地不存在。但是，在完成了所有這些工作之後，由於硬體故障，開普勒號已經到了生命的盡頭。一項名為“K2”的任務擴充套件設計了新的方法來操作這艘殘破的飛船，使其獲得了暫時的喘息機會。但是，隨著燃料供應的減少，旅程現在即將結束。美國宇航局的任務規劃人員預計，開普勒號的壽命將在六個月到一年內結束。
“開普勒號一直都在尋找像地球一樣的行星，”西華盛頓大學的博士後研究員、#waveatkepler 推廣活動的聯合創始人詹姆斯·達文波特說。“它將做的最後一件事之一是轉身，碰巧捕捉到一張家園的照片——它一直都在尋找的東西。”
關於支援科學新聞
如果您喜歡這篇文章，請考慮透過以下方式支援我們屢獲殊榮的新聞報道 訂閱。透過購買訂閱，您正在幫助確保關於塑造當今世界的發現和想法的具有影響力的故事的未來。
但這張照片不會是你打印出來掛在牆上的東西，達文波特說。就像智慧手機拍攝的太陽過度曝光的照片一樣，開普勒號拍攝的地球照片會變成一個明亮的光斑。事實上，他補充說，“開普勒號可能是拍攝這張照片最糟糕的設定。” 這臺望遠鏡的設計目的是尋找距離數千光年遠的恆星周圍的行星，因此它具有較長的曝光時間——每次拍攝 30 分鐘——以儘可能多地吸收微弱的光線。它還具有非常大的視野，這意味著它可以一次拍攝許多恆星，但這種廣闊的視角是有代價的—— resulting 圖片是低解析度和粗糙的。因此，在開普勒號的大部分任務中，它的科學家故意避免將望遠鏡指向我們太陽系的行星，認為它們只會是明亮的麻煩。那麼，為什麼現在還要拍攝地球的照片呢？
這張行星際魅影照片的很多方面都歸結於巧合，以及開普勒號不僅僅用於研究系外行星這一事實。美國宇航局已經決定在 12 月 10 日將開普勒號的相機指向其軌道的前方，以尋找超新星；地球碰巧會在幾天內作為獎勵進入視野。之所以發生這種“照片轟炸”，是因為開普勒號處於一個地球拖尾軌道中，這意味著它緩慢地跟隨地球繞太陽執行，逐漸螺旋式地遠離我們的星球。它通常會背對我們，朝向它已經走過的路徑，面對一個地球上的天文學家只能在黃昏時短暫掃描的方向，因為受到日光的影響。12 月 7 日，美國宇航局的天文學家將切換相機，使其向前看，允許他們在晚上從地面觀測同一片天空。在接下來的 80 天裡，開普勒號和地面望遠鏡將監測超過 9,000 個星系，預計將收穫 15 到 40 個超新星。在最初的兩天裡，地球將位於開普勒號的視野中。“我們有機會看看地球，雖然這不是我們做出決定的原因，但我們從 K2 中獲得了很多意外的科學結果，”美國宇航局艾姆斯研究中心的 K2 專案科學家傑西·多特森說。
開普勒號拍攝的地球照片可能不會告訴我們太多，而且可能還需要幾十年才能直接拍攝到系外地球的影像。儘管如此，根據耶魯大學的天體物理學家格雷戈裡·勞克林（他使用開普勒號的資料，但不是 K2 團隊的成員）的說法，這臺望遠鏡的告別拍攝可能是未來天文學家可能捕獲的首批類地行星影像的一些初步預覽。“我們獲得的第一張系外行星影像將具有類似的低解析度，並且令人沮喪地有些模糊不清，”他說。“有趣的是，如果我們不知道這張照片拍攝的是地球，那麼對於所看到的內容可能會有很多不同的解釋。”
在拍攝快照之前，K2 團隊將額外獲取 10 個小時的資料，觀察地球在開普勒號探測器中的單條畫素上移動。這些資訊可以幫助天文學家將我們星球不斷變化的亮度與其旋轉速度（即其晝夜長度）相關聯。多特森認為這不會是令人震驚的，但可能會很有趣。“如果你想象一下你眯著眼睛看地球，”多特森說。“如果你從這一側看它，它會比你六個小時後從另一側看它更亮。這就是我們將要獲得的資訊級別。” 跟蹤一些遙遠的系外地球上類似的亮度變化最終也可以揭示其晝夜長度。
儘管這張資訊量極少的影像可能顯得微不足道，但這只是我們世界從深空獲得的漫長冥想景觀中的最新一張。天文學家卡爾·薩根曾倡導用旅行者 1 號太空探測器從 40 多億英里外拍攝類似的圖片，當時它正在飛越冥王星軌道，踏上離開我們太陽系的旅程。最終的“暗淡藍點”影像在全世界引起了共鳴，成為迄今為止地球在浩瀚宇宙中微不足道地位的最清晰表達，並且是達文波特成長過程中的靈感。“你認識的每一個人，曾經發生過的每一場戰爭，每一個曾經活過又死去的人都存在於那個小點上，”他引用薩根自己關於這幅令人謙卑的影像的想法說。“這其中有些詩意。”
2013 年，當卡西尼號軌道飛行器從土星處轉開，拍攝地球快照時，全世界都向它揮手致意。2014 年，“好奇號”探測器從火星表面捕捉到了地球及其衛星的景象。當然，最接近家園的是 1968 年“阿波羅 8 號”宇航員從月球軌道拍攝的“地出”照片。多特森說，回顧你來自哪裡是一種非正式的“美國宇航局傳統”。“這只是讓一切形成一個完整的迴圈。”
反過來，這一景象也是一個充滿詩意的提醒，即“我們都在這個星球上，”美國宇航局戈達德太空飛行中心的行星科學家艾琳·瑞安說，她與達文波特共同創立了#waveatkepler 活動。這種詩意也引起了其他天文學家的共鳴。“當你揮手並向太空張望時，想到那時有東西也在回望你，這真是令人著迷，”勞克林說。在地球“照片轟炸”開普勒號幾個月後，當資料最終下載完成時，影像將顯示一顆位於 1 億英里外的低解析度、粗糙、樸實的行星——隱藏著一個仰望天空並揮手的人們的世界。