20年前，你或許手腳并用就能數(shù)出宇宙中的所有已知行星，還能回憶出它們的名字。但是今天，你可能需要一個(gè)計(jì)算器和一個(gè)大圖表，成千上萬(wàn)的系外行星填滿(mǎn)了我們的表格。天文學(xué)家正準(zhǔn)備再找到一萬(wàn)顆甚至更多的行星。

　　這些美麗的行星絕大多數(shù)超級(jí)炎熱，不宜居住，木星和海王星就是如此，但是有一些看起來(lái)就像我們居住地球的巨大翻版，我們稱(chēng)之為“超級(jí)地球”。少數(shù)天體在大小、質(zhì)量和軌道方面都幾乎是地球的鏡像。

　　數(shù)據(jù)顯示，行星必須圍繞恒星做繞軌運(yùn)動(dòng)，甚至提示最近的地球雙胞胎兄弟可能在距離地球12光年的距離之內(nèi)，從星際的空間距離看，這幾乎就在“隔壁”。行星尋找者還不能確定這樣的天體是否存在？什么時(shí)候、如何找到它？美國(guó)航空航天局（NASA）對(duì)此已有自己的計(jì)劃。

　　尋找“宜居星球”靠“開(kāi)普勒”不夠

　　很多迄今為止讓人興奮的發(fā)現(xiàn)都來(lái)自于NASA的行星獵人——開(kāi)普勒計(jì)劃任務(wù)，但是這個(gè)空間望遠(yuǎn)鏡對(duì)于接下來(lái)的研究來(lái)說(shuō)，眼光顯得似乎昏暗了些。

　　開(kāi)普勒的最新任務(wù)階段被稱(chēng)作“K2”，致力于宣召那些圍繞較近和較明亮的恒星做繞軌運(yùn)行的行星。但在2017年開(kāi)普勒的繼任者——掠過(guò)地外行星的搜尋衛(wèi)星（TESS）被發(fā)射升空前，新任務(wù)還不會(huì)立刻啟動(dòng)。

　　與開(kāi)普勒相似的是，TESS會(huì)通過(guò)飛掠其他恒星來(lái)搜尋神秘莫測(cè)的世界。TESS將可能找到附近數(shù)以千計(jì)的行星，其中數(shù)百個(gè)可能比較小且布滿(mǎn)巖石。少數(shù)幾個(gè)將沐浴在名為“M矮人”的恒星充足的陽(yáng)光下，其上或許還有液態(tài)水。

　　也就是說(shuō)，TESS可能找到一些宜居星球。為了了解更多信息，天文學(xué)家們會(huì)仔細(xì)考察每個(gè)星球的大氣環(huán)境，用分光鏡來(lái)分辨和煦的氣候環(huán)境，比如說(shuō)水蒸氣、二氧化碳，以及從光合作用植物中釋放的氧氣，或者從細(xì)菌中釋放的甲烷等存在生命的潛在信號(hào)。

　　韋伯望遠(yuǎn)鏡有望接續(xù)尋找任務(wù)

　　在本世紀(jì)20年代，一些反射鏡面直徑超過(guò)30米的地基“超大望遠(yuǎn)鏡”，將用于處理TESS和其他任務(wù)找到的潛在宜居系外行星的測(cè)量數(shù)據(jù)，但是科學(xué)家一致認(rèn)為，要想在這樣的星球上研究生命的跡象，最好還是在太空中比較實(shí)際些，如此才能避免受到地球大氣氣流的影響。

　　天文學(xué)家已經(jīng)讓不再年輕的哈勃太空望遠(yuǎn)鏡超越自身極限去觀察一些大的、極熱的、不宜居星球的空氣環(huán)境了。只有NASA斥資90億美元建造的、將于2018年發(fā)射升空的詹姆斯·韋伯太空望遠(yuǎn)鏡才有希望隨時(shí)接續(xù)TESS誘人的發(fā)現(xiàn)任務(wù)。這一觀點(diǎn)也成為該望遠(yuǎn)鏡開(kāi)發(fā)者在與公眾和國(guó)會(huì)溝通時(shí)候從來(lái)沒(méi)有忘記強(qiáng)調(diào)的一點(diǎn)。

　　只是要問(wèn)詹姆斯·韋伯望遠(yuǎn)鏡究竟有多大本事，直接取決于你提問(wèn)的對(duì)象是誰(shuí)。在太空望遠(yuǎn)鏡科學(xué)研究所工作的韋伯望遠(yuǎn)鏡項(xiàng)目科學(xué)家杰森·凱利萊就很樂(lè)觀：“我們可以測(cè)量溫暖的超級(jí)地球大氣中的很多分子，包括二氧化碳、甲烷和水蒸氣等。”但是天文學(xué)家杰夫·瓦倫提則相對(duì)保守：“并不能斷言一定會(huì)在‘M矮人’軌道上找到潛在的宜居星球，我們會(huì)盡力嗎？答案是肯定的；能確定找到嗎？我保持懷疑態(tài)度?！?/span>

　　能否找到系外生命還靠運(yùn)氣

　　韋伯望遠(yuǎn)鏡攜帶的低溫冷卻探測(cè)器和超大6.5米鏡面具有鷹眼紅外視野，可以對(duì)TESS飛掠的一些行星的大氣層進(jìn)行檢測(cè)。當(dāng)一個(gè)行星處在飛掠過(guò)程，韋伯可以通過(guò)搜集照耀其大氣上的光線進(jìn)行研究，獲取有關(guān)大氣成分和結(jié)構(gòu)的信息；它還能通過(guò)TESS的幫助來(lái)評(píng)估這顆行星的日間溫度。

　　韋伯究竟能否在太陽(yáng)系外搜尋到生命的爭(zhēng)論，要看它是否足夠幸運(yùn)了。如果TESS沒(méi)能找到任何令人著迷的超級(jí)地球，韋伯就不會(huì)有很多工作可做。韋伯被設(shè)計(jì)用來(lái)研究宇宙的一級(jí)恒星，而并非潛在的宜居星球，它所攜帶的設(shè)備在設(shè)計(jì)之初，就有料到如今天文學(xué)家對(duì)潛在系外行星的認(rèn)識(shí)走到如此之遠(yuǎn)。檢測(cè)類(lèi)地行星的任務(wù)超出了韋伯望遠(yuǎn)鏡的能力范圍，完成新任務(wù)所需要的新的光學(xué)技術(shù)在其發(fā)射升空之前沒(méi)法應(yīng)用。

　　最安全的方案是，至少為一個(gè)潛在宜居超級(jí)地球檢測(cè)是否存有大氣層。盡管如此，要求韋伯對(duì)“M矮人”附近的星球進(jìn)行“潛在宜居性”的檢測(cè)都是強(qiáng)人所難，因?yàn)椤癕矮人”恒星為其行星的宜居性設(shè)置了大量不確定和挑戰(zhàn)性因素：在宜居區(qū)域的星球可能受到潮汐影響，其中某個(gè)半球始終面朝恒星而被異常強(qiáng)烈的恒星光耀猛烈沖擊。

　　完成目標(biāo)需要大量“觀測(cè)時(shí)間”

　　研究顯示，為了韋伯能穩(wěn)定地探測(cè)水蒸氣，這顆行星很可能需要被包裹在厚厚的氫毯下面?！跋低庑行翘剿黜?xiàng)目分析組”（ExoPAG)是一批有影響力的科學(xué)家組成的委員會(huì)，他們幫助NASA優(yōu)先策劃接下來(lái)要開(kāi)展的項(xiàng)目和任務(wù)。該組織的一項(xiàng)最新研究表明，類(lèi)似探測(cè)和測(cè)量水蒸氣的任務(wù)可能需要對(duì)每個(gè)行星進(jìn)行長(zhǎng)達(dá)數(shù)月的觀測(cè)。

　　探測(cè)生命的希望或許很讓人沮喪，韋伯望遠(yuǎn)鏡若要考察“潛在宜居”目標(biāo)，都需要花費(fèi)大量的望遠(yuǎn)鏡操作時(shí)間?！凹词刮覀兡軌蛟赥ESS飛掠過(guò)的行星上探測(cè)到水，對(duì)于宜居性來(lái)說(shuō)也未必是個(gè)好消息?！敝鲗?dǎo)這項(xiàng)研究的馬塞諸塞州阿姆赫斯特學(xué)院天文學(xué)家尼克·科萬(wàn)說(shuō)，一個(gè)在其大氣層富含水分子的類(lèi)地行星很可能正在失水過(guò)程中，正如金星那樣終將變成又干又熱的星球。

　　在其最初的五年任務(wù)時(shí)間內(nèi)，假設(shè)韋伯必須與整個(gè)天文物理學(xué)家團(tuán)體分享時(shí)間，恐怕最多也只有1/4觀測(cè)時(shí)間能夠用于研究系外行星?？茖W(xué)家目前正在爭(zhēng)論，望遠(yuǎn)鏡到底該給邊緣的宜居星球研究多大的重視程度?？傊?，如果傳回了很多低質(zhì)量的觀察結(jié)果會(huì)帶來(lái)更多問(wèn)題，畢竟望遠(yuǎn)鏡可以很輕松地提供更大、更熱、完全不宜居的行星的形成和大氣的大量評(píng)估新數(shù)據(jù)。

　　“TESS和韋伯將我們從‘任務(wù)有限’帶入到了‘時(shí)間有限’的決策困境?！盓xoPAG主席、俄亥俄州立大學(xué)天文學(xué)家斯考特·高迪如是說(shuō)，“韋伯并非不能檢測(cè)潛在宜居行星，只是這要占據(jù)現(xiàn)實(shí)中可供使用的更多時(shí)間。”