尋找太陽系外的行星

央視國際 2004年05月08日 14:34

　　究竟有沒有外星人？這是一個人們常問的問題。然而要回答這個問題，科學家就需要先回答另一個問題：究竟有沒有像地球這樣的行星？在太陽系以內肯定是沒有的，那麼，在太陽系以外呢？太陽系以外是那麼遙遠，怎麼才能看清那裏的情形呢？一群“獵星人”正孜孜不倦地進行著一場曠日持久的“獵星比賽”，以期尋找到問題的答案。

　　一個多世紀以來，天文學家們一直在努力尋找太陽系以外的行星。令人遺憾的是，直到現在，人類還只能直接觀測太陽系以內的行星，其中一些憑肉眼即可看見，而另一些則是經過了幾個世紀才得以發現的。借助於望遠鏡，天王星在1781年被發現。海王星在1843年被發現。而冥王星直到1930年才被發現，即便是在望遠鏡的視野中，它也不過是在一片相對靜止的群星背景中移動的一個不起眼的小小光斑而已。冰封的小個子行星——海王星距離地球是如此遙遠。它被發現之後又過了50年，它的衛星才被發現。尋找遙遠的行星之所以如此艱難，原因就是缺乏足夠發達的探索技術。不過，這個技術壁壘現在正在坍塌：隨著更好的望遠鏡、速度更快的計算機和更新的理念的出現，尋找太陽系以外的行星的努力正在不斷地取得成果。

	脈衝圖（想象圖）

　　原理：行星作怪恒星打顫

　　尋找遙遠的行星的最大難題，就是人們看不見它們。原因是行星自身不發光，而只能反射恒星的光芒。如果把恒星比喻為一台功率強大的探照燈，那麼行星就只是站在探照燈邊緣的一隻小小螢火蟲。“探照燈”是如此耀眼，“螢火蟲”當然就毫不起眼了。那麼，怎樣才能“看見”太陽系以外的行星呢？

　　首先，不妨借助引力的作用。行星圍繞恒星轉動時，其引力會對恒星造成小小的影響，行星每轉一圈。恒星就會“搖擺”一下：從稍稍偏向一邊轉而稍稍偏向另一邊。所以，早在20世紀初，就有人提出通過探查恒星的“搖擺”來尋找行星。隨著光學技術和數據收集技術的提高，這一思路的可行性也逐漸增加，其具體內容被稱作“天體測量學”。操作方法是：選定一片天空，透過望遠鏡拍攝其圖像；測定其中各星球的相對位置；然後每過一段時間，對同一片天空重復同樣的操作……最後，比較多次拍攝到的圖像，觀察各星球的運動是呈線形模式還是呈“搖擺”模式。

　　當然，“搖擺”的幅度是非常微小的，就連比地球大1000倍的木星對太陽産生的影響也十分難辨。有人打了一個比方，要想觀察行星所造成的恒星“搖擺”，就好比是想在地球上看清一個在月球上招手的人。更糟糕的是，轉動的地球大氣層還會導致星光閃爍，從而擾亂觀測者的視線。

	將被用於尋找太陽系外行星的太空望遠鏡（想象圖）

　　不過，到太空中去觀測就能避開這一難題，比如利用著名的“哈勃”太空望遠鏡上的精確導向傳感器，就有可能發現恒星的“搖擺”。遠在地球大氣層上空極高處運行的“哈勃”，是迄今為止最為昂貴的望遠鏡。早在7年前，美國天文學家弗裏茲本迪克特就開始利用“哈勃”來探尋行星。但“哈勃”的任務非常繁重，而搜索行星也並不是它的主要目標。因此迄今為止，“哈勃”只針對屈指可數的幾顆恒星進行過“搖擺”探查。因此，本迪克特在尋找地外行星方面並不比只利用地面望遠鏡的同行們更成功。

　　還有一種探查行星的方法，可較少受到地球大氣層的干擾。這種方法不是觀察恒星位置的變化，而是觀察恒星顏色的改變，因為顏色的變化也表明恒星在運動。事實上，每當我們仰望夜空，其中的每一點白色星光都包含著大量的信息。正如陽光可以被分解成彩虹中的七色光一樣，白色星光同樣也可被分解為組成它的從藍到紅的各色光。星光之所以重要，還在於它是穿越恒星大氣層而來到地球的，其中自然包含著恒星的信息。美國天文學家喬夫馬西每次觀測恒星時，都會把恒星之光分解成光譜，而恒星大氣層所吸收的波長則以線條的形式出現于其中，被稱為“吸收線”。通過記錄“吸收線”，馬西就為星光錄下了“指紋”，因為這一“指紋”與恒星所處的位置一一對應。假如恒星受到了不可見的行星的拉動，那麼光譜中的“吸收線”也會移動，這門科學被稱作“光譜學”。當恒星朝著你的方向“搖擺”時，“吸收線”會向著一邊偏移；而當恒星朝著離開你的方向“搖擺”時，“吸收線”則會向另一邊偏移；偏移的程度越大，説明行星的質量越大。

　　從理論上説，像木星那樣的大行星有可能最先被發現，但是也最有可能像木星一般雖然巨大卻毫無生氣。這難免讓人氣餒，但馬西對此卻滿懷信心，他認為和木星一般大小的行星的存在恰恰有可能是找到類地行星的關鍵之所在。為何這樣説呢？木星就好比是一部“宇宙吸塵器”它在運行過程中把太陽系形成之初餘下的一切星子（組成行星的“原始胚胎”）掃蕩乾淨，彗星、小行星要麼被木星的巨大引力甩到太陽系的邊緣。要麼被木星吞噬，從而消除了地球遭遇頻繁撞擊之虞，為生命在地球上的出現和演化創造了安全的環境。