劉殿學(xué)

當(dāng)我們仰望深邃的星空，常會(huì)感覺到地球和人類的渺小。那浩瀚無垠的太空，是否也有適合人類生活的星球呢？為此，人類做了很多嘗試，科學(xué)家們也想盡辦法，尋找地球以外的生命。

幾十年來，研究人員一直在使用無線電天文望遠(yuǎn)鏡觀測(cè)天空，以期探測(cè)到外星球文明發(fā)來的信號(hào)，結(jié)果呢，至今他們也沒有接收到任何信號(hào)。當(dāng)然，科學(xué)家們也在這場(chǎng)看似沒有結(jié)果的探索中取得了一些可喜的成就。

我們現(xiàn)在已經(jīng)知道，圍繞大熊座星系、編號(hào)為47的恒星運(yùn)轉(zhuǎn)的行星，看似跟我們的太陽系比較相近，該系外星體比木星大2.5倍，正圍繞著一個(gè)近乎正圓的軌道運(yùn)轉(zhuǎn)，離中心恒星的距離是地日距離的二倍。天文學(xué)家本以為會(huì)發(fā)現(xiàn)不少這樣的的行星，但迄今為止，已經(jīng)發(fā)現(xiàn)的70顆行星中，只有兩顆是這樣的。

如何搜索來自外星人的信號(hào)？

如今，致力于往宇宙更深處探索外太空奧秘的天文學(xué)家，很想知道是否存在其他太陽系。國(guó)際上專門有一個(gè)搜索地外生命的項(xiàng)目組，該研究項(xiàng)目縮寫為SETI，全名為“搜尋地外文明計(jì)劃”。參與該項(xiàng)目的天文學(xué)家，將在整個(gè)宇宙中搜索智慧生物的跡象，工作主要包括監(jiān)聽宇宙信號(hào)，以期能探聽到宇宙中外生物的交談。他們使用的這些巨型天線，就是“無線電望遠(yuǎn)鏡”，用來探測(cè)來自遙遠(yuǎn)外太空的信號(hào)。那他們使用什么辦法進(jìn)行搜索呢？

一種是掃描整個(gè)太空—既然不知道外星人一般都在哪兒出沒，那就只好開展地毯式搜查，沒準(zhǔn)會(huì)發(fā)現(xiàn)目標(biāo)呢。

科學(xué)家們經(jīng)常采用的另一種方式叫做“定向搜索”法。比方說，嘿！瞧，很有可能外星人出沒的那顆行星正是圍繞一顆類日恒星運(yùn)轉(zhuǎn)的，所以，我們便將天文望遠(yuǎn)鏡對(duì)準(zhǔn)這類類似太陽表兄弟的恒星體系。

SETI的主打項(xiàng)目是“鳳凰計(jì)劃”。由于沒有自己的天文望遠(yuǎn)鏡，鳳凰團(tuán)隊(duì)必須向世界各地的天文臺(tái)申請(qǐng)觀察時(shí)間，他們將SETI的接受器架在其他觀測(cè)臺(tái)的巨型無線電望遠(yuǎn)鏡上，幾周后，再帶回美國(guó)，研究接收到的數(shù)據(jù)。

最近，“鳳凰計(jì)劃”擁有了屬于自己位于波多黎各的阿雷西波無線電望遠(yuǎn)鏡，架設(shè)在世界最大的無線電天線上。通過這么一個(gè)逾千米寬的碟狀天線，SETI研究員的觀測(cè)范圍可擴(kuò)展到附近1000顆恒星?？上У氖?，目前發(fā)現(xiàn)的奇特星體們都沒有顯示任何地外生命的跡象。

透過恒星的擺動(dòng)找尋地外行星

不到十年的時(shí)間里，天文學(xué)家已經(jīng)發(fā)現(xiàn)了70 多顆地外行星。實(shí)際上，沒有人真正見過這些行星。天文學(xué)家究竟是如何追蹤這些根本看不見的行星的呢？如果了解一段尋找行星的基本知識(shí)，就會(huì)知道這些成績(jī)的取得，簡(jiǎn)直太不可思議了！

首先，行星體系離地球出奇的遠(yuǎn)，行星一般離它們環(huán)繞運(yùn)動(dòng)的恒星幾億公里遠(yuǎn)。

其次，并非所有行星都能反射光線，而且相比之下，它們環(huán)繞運(yùn)行的恒星，則是光彩奪目。幸運(yùn)的是，行星的運(yùn)轉(zhuǎn)，還是為尋找它們的天文學(xué)家提供了一絲線索。其實(shí)，行星并非一定圍繞母星運(yùn)轉(zhuǎn)，而是圍繞著彼此的質(zhì)心旋轉(zhuǎn)。這一點(diǎn)，在雙星的體系中很容易看出。如果兩顆恒星質(zhì)量完全一樣，質(zhì)心便在它們中間，它們之間的相對(duì)運(yùn)動(dòng)是顯而易見的。

然而，多數(shù)雙星系統(tǒng)中，兩者質(zhì)量都不一樣，如果質(zhì)量差距足夠大，質(zhì)心就會(huì)大幅偏向較大的恒星。于是，這顆恒星表面上看來，就只來回小幅度地?cái)[動(dòng)，而質(zhì)量較小的恒星則圍繞其運(yùn)轉(zhuǎn)。對(duì)于行星而言，這種效果更加微妙。

利用光譜的變化來尋找地外行星

天文學(xué)家利用一種叫做“多普勒效應(yīng)”的現(xiàn)象，來測(cè)定恒星運(yùn)轉(zhuǎn)情況，而恒星的擺動(dòng)是由于行星在其身邊造成的，從而測(cè)出行星的情況。

那“多普勒效應(yīng)”又是怎么回事呢？我們知道，警笛調(diào)音越來越高，會(huì)告訴我們救護(hù)車正朝我們駛來，那是因?yàn)榫训囊舨▔嚎s成了更高的音調(diào)或頻率。車輛駛過時(shí)，音波又降到低音或低頻率。

多普勒效應(yīng)同樣也適用于光線，因?yàn)楣饩€傳播在某些方面類似于一種音波，光源向我們接近時(shí)，光波頻率升高，當(dāng)光線離遠(yuǎn)時(shí)，光波頻率則降低。擺動(dòng)的恒星就是一種不斷接近和遠(yuǎn)離光源的狀態(tài)。

天文學(xué)家可以通過在望遠(yuǎn)鏡上安裝一種叫做“攝譜儀”的儀器來測(cè)定這種波動(dòng)。當(dāng)望遠(yuǎn)鏡接受到的星光通過攝譜儀時(shí)，會(huì)分散到光譜的各種顏色中。隨著恒星來回移動(dòng)，光譜屬性也跟著來回移動(dòng)，它們移向光譜的藍(lán)色末端，代表更高頻率。隨后移向紅色末端，代表更低頻率，如此往復(fù)。

通過這種方法，1995年，來自瑞士的一個(gè)天文學(xué)家團(tuán)隊(duì)，發(fā)現(xiàn)了天馬座星系中的這一顆巨大行星，這在當(dāng)時(shí)真是一個(gè)令人震驚的發(fā)現(xiàn)！科學(xué)家們?cè)谙耐哪{克亞山的凱克天文臺(tái)，安裝了世界上最大的光學(xué)望遠(yuǎn)鏡。這里的望遠(yuǎn)鏡能觀測(cè)到離地球較近、微小昏暗的恒星。我們一直在觀察這些不起眼的小恒星，名叫“紅矮星”。我們銀河系包含著兩億顆恒星，其實(shí)，大多數(shù)都是由這些不起眼的小恒星組成的。

如何知道行星的“高矮胖瘦”？

SETI天文學(xué)家勞倫斯道爾希望借助“行星移位現(xiàn)象”來解決測(cè)量行星大小這一難題。這種位移方法基于的原理是：當(dāng)行星在視線范圍內(nèi)經(jīng)過一顆恒星時(shí)，我們能看到恒星變暗，幾個(gè)小時(shí)之后又恢復(fù)正常。此外，行星經(jīng)過恒星時(shí)，行星的明暗程度取決于行星的面積大小。因此，當(dāng)行星經(jīng)過恒星時(shí)，還可以測(cè)算出它的面積，進(jìn)而推斷出該行星面積的大小，最終計(jì)算出它的密度。

通過這種觀測(cè)行星移位的方法，天文學(xué)家們最近證明了此前借助多普勒效應(yīng)發(fā)現(xiàn)的行星中，確實(shí)有一顆與木星很相似。但是發(fā)明“移位法”的天文學(xué)家，已經(jīng)轉(zhuǎn)到了一種更難以捉摸的游戲，他們用一種電子光線檢測(cè)儀——“光度計(jì)”，來測(cè)量恒星光照黯淡程度，精度可達(dá)千分之一。即使如地球一般大小的行星經(jīng)過母星時(shí)，它也能檢測(cè)到這種細(xì)微的變化。

如果你是外星球上的天文學(xué)家，而且你也正好在搜索地球文明，借助無線電和其他設(shè)備能探測(cè)到地球的唯一方法，就是“位移法”，每年都能觀測(cè)到一次。你們也許會(huì)發(fā)現(xiàn)：當(dāng)?shù)厍蚶@經(jīng)太陽時(shí)，太陽表面的光線會(huì)變暗。

看，科學(xué)家們通過這種“位移法”，知道了遙遠(yuǎn)行星的高矮胖瘦！

編后語

到目前為止，我們還沒有發(fā)現(xiàn)存在地外生命的跡象。這絕對(duì)不等同于在我們這個(gè)太陽系之外，就不會(huì)有生命存在。比如說，不久之前，科學(xué)家們就發(fā)現(xiàn)了一顆類似地球、距離地球1000光年的行星。人類將移居別的星球，也許不再是個(gè)遙遠(yuǎn)的夢(mèng)。