據(jù)美國太空網(wǎng)報(bào)道，當(dāng)?shù)貢r(shí)間9月5日，美國國家科學(xué)院發(fā)布了一份經(jīng)國會(huì)授權(quán)的報(bào)告。報(bào)告指出，美國國家航空航天局（NASA）應(yīng)將其系外行星研究預(yù)算的重點(diǎn)放在大型空基和地面望遠(yuǎn)鏡上。新報(bào)告為美國天文學(xué)界設(shè)定了新的十年優(yōu)先發(fā)展目標(biāo)，為NASA的長期發(fā)展提供了戰(zhàn)略引導(dǎo)。報(bào)告也呼吁科學(xué)家開展跨學(xué)科合作。
撰寫新報(bào)告的委員會(huì)聯(lián)合主席、美國哈佛大學(xué)天文學(xué)家大衛(wèi)·夏博諾說：“這是人類歷史上一個(gè)非常特殊的時(shí)刻，數(shù)百甚至數(shù)千年來，人類一直想知道其他星球上是否存在生命。如果我們做出正確的投資，那么，我們實(shí)際上可以在未來20年內(nèi)找到這個(gè)問題的答案。”
優(yōu)先發(fā)展大型望遠(yuǎn)鏡
新報(bào)告提出了七大關(guān)鍵的優(yōu)先事項(xiàng)，其中包括：建造一款可直接看到系外行星的太空望遠(yuǎn)鏡——“大型紫外線/光學(xué)/紅外勘探者（LUVOIR）”和宜居系外行星天文臺，這兩款太空望遠(yuǎn)鏡都足夠強(qiáng)大，可將行星發(fā)出的微弱光線與其恒星強(qiáng)大的眩光區(qū)分開；資助大型地面望遠(yuǎn)鏡——如可能建于夏威夷的30米望遠(yuǎn)鏡和位于智利的巨型麥哲倫望遠(yuǎn)鏡；繼續(xù)開發(fā)寬視場紅外探測太空望遠(yuǎn)鏡（WFIRST）等。
任職于加州理工學(xué)院和NASA系外行星科學(xué)研究所、未參與新報(bào)告撰寫的系外行星專家杰西卡·克里斯蒂安森說：“這份報(bào)告強(qiáng)調(diào)了大型望遠(yuǎn)鏡的重要性。這些目標(biāo)需要耗費(fèi)巨資，但它們可以取得讓我們感到興奮的成果。”
該報(bào)告重點(diǎn)強(qiáng)調(diào)了可在未來15年或20年內(nèi)開始工作的儀器，因此對目前已有的項(xiàng)目只進(jìn)行了簡單概述，例如新一代系外行星“獵手”——“凌日系外行星勘探衛(wèi)星”（TESS，開普勒太空望遠(yuǎn)鏡的繼任者，已于7月底開始收集數(shù)據(jù)），以及計(jì)劃于2021年發(fā)射的詹姆斯·韋伯太空望遠(yuǎn)鏡（Webb，哈勃望遠(yuǎn)鏡的接替者，從探測早期恒星和星系的第一束光，到探測系外行星的大氣以尋找地外宜居環(huán)境，韋伯有望揭示宇宙的許多奧秘）。但報(bào)告明確表示，要支持這些項(xiàng)目。
天文學(xué)家也普遍表達(dá)了對韋伯太空望遠(yuǎn)鏡的支持，但該項(xiàng)目的研發(fā)支出超過之前國會(huì)規(guī)定的80億美元上限，且其發(fā)射時(shí)間多次推遲，這讓不少科學(xué)家感到擔(dān)心。
克里斯蒂安森表示，像韋伯這樣的大型項(xiàng)目帶來的問題使一些科學(xué)家心有余悸，轉(zhuǎn)而投向小型項(xiàng)目的懷抱。如果這份報(bào)告提到的野心勃勃的項(xiàng)目也有成本和進(jìn)度問題，那么這些項(xiàng)目可能會(huì)以失敗告終。她說：“將所有雞蛋放在一個(gè)籃子里，是非常大膽的策略。雖然這種方法可能會(huì)帶來高額回報(bào)，但它也可能帶來高風(fēng)險(xiǎn)。”
但該報(bào)告背后的委員會(huì)認(rèn)為，值得為這些野心勃勃的任務(wù)付出更多資金。該委員會(huì)聯(lián)合主席、俄亥俄州立大學(xué)天文學(xué)家斯科特·高迪表示：“這些望遠(yuǎn)鏡和我們正在討論的任務(wù)盡管昂貴，但肯定不會(huì)超出我們所能承受的范圍。”
此外，報(bào)告對于相對便宜的立方體衛(wèi)星（CubeSat）以及它們將如何為系外科學(xué)作貢獻(xiàn)等話題也有涉及，但討論很少，盡管該報(bào)告負(fù)責(zé)人在新聞發(fā)布會(huì)上指出，這些較小的任務(wù)也很有價(jià)值。
直接看見系外行星
目前，探測系外行星一般采用兩種間接方法：徑向速度法——利用行星借助自身引力導(dǎo)致恒星位置的輕微擺動(dòng)；凌日法——觀測行星在恒星和望遠(yuǎn)鏡之間滑動(dòng)時(shí)引起的恒星亮度輕微下降。而新報(bào)告則重點(diǎn)強(qiáng)調(diào)“簡單粗暴”的直接方法。
實(shí)現(xiàn)系外行星的直接探測需要下一級技術(shù)，比如直接成像和微透鏡等，微透鏡技術(shù)會(huì)使用光學(xué)技巧對遙遠(yuǎn)的太空團(tuán)塊予以放大，被推遲至2025年發(fā)射升空的WFIRST使用的正是這一技術(shù)。
新報(bào)告強(qiáng)調(diào)了直接成像技術(shù)，但目前要實(shí)現(xiàn)這一技術(shù)還很困難。日本國家天文臺天文學(xué)家塞恩·柯里一直在研究直接成像技術(shù)，他并沒有參與新報(bào)告的撰寫。他說：“直接成像很有趣，因?yàn)檠垡姙閷?shí)。很多人，當(dāng)你告訴他我們實(shí)際上并沒有直接探測到許多行星時(shí)，他們會(huì)持懷疑態(tài)度，這一點(diǎn)令人頭疼。”
巨型麥哲倫望遠(yuǎn)鏡項(xiàng)目運(yùn)作副總裁帕特·麥卡錫也沒有參與新報(bào)告的撰寫。他說：“直接成像技術(shù)還可以提供有關(guān)地球本身及其表面可能發(fā)生情況的其他信息。一旦你能看到這顆行星，你可以做各種有趣的事情，比如研究它的軌道、了解它的構(gòu)成，并且可能發(fā)現(xiàn)天氣或旋轉(zhuǎn)跡象等。這真是打開了新世界的大門。”
研究人員指出，這份新報(bào)告為未來20年內(nèi)的升級版系外行星研究勾勒出了路線圖，可能會(huì)產(chǎn)生重大影響。高迪說：“人類歷史上第一次，如果我們愿意的話，現(xiàn)在可以開始回答其他星球上是否存在生命的問題。”(記者 劉 霞)
轉(zhuǎn)自：科技日報(bào)
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