最新：霍金預言僅三年就實現？中國推出尋找「地球2·0」計劃！【文昭思緒飛揚148期】

放飛頭腦思緒飛揚 朋友們好 今天我們來聊一個聽著很令人激動的話題 尋找地球2.0 2022年4月 中國上海天文臺宣佈 要在2026年發射一顆名為地球2.0 也叫ET的天文望遠鏡到太空中去 這個望遠鏡會在太陽系以外 銀河系以內尋找地球2.0 顧名思義就是找到另外一個 適合人類生活的行星 這是美國NASA一直在努力 中國在2020年實現了月球車登陸 2021年發射了天宮近地軌道空間站 同年實現了火星車登陸 那地球2.0計劃就是在航太領域 和宇宙探索領域 要超英趕美的另一個可能舉措 估計會讓很多中國人為之激動 在上個世紀70年代 霍金就曾經預言過 在茫茫宇宙當中肯定能找到無數個地球 就像地球是在太陽系裡的恆星移居帶一樣 什麼意思呢? 如果地球離太陽的距離稍微近那麼一丟丟 首先發生的是地表溫度上升 大氣裡的水蒸氣就會越積越多 水蒸氣也是溫室氣體之一 結果就是導致溫度越來越高 最後的下場是地球變成另外一個金星 如果地球離太陽遠那麼一丟丟 首先發生的是地表溫度下降 大氣中的水蒸氣就會結成冰 連陽光都會被反射回去 地球就會冰封 最後的下場是地球變成另外一個 像火星一樣寸草而生的星球 所以天文學家就把地球在太陽系裡所在的區域 這種適合產生生命的區域 稱之為恆星移居帶 但是且不要說要在茫茫宇宙當中 找出恆星移居帶這種看不見摸不著的東西了 就是想在太陽系之外找出行星 都是一件非常困難的事 因為我們能觀測到的星星都是恆星 恆星內部發生刀合巨變之後 就會像太陽一樣發光發熱了 在太空當中一閃一閃亮晶晶 你通過望遠鏡就看到了 而行星的質量通常比恆星小幾倍到幾百倍 它也不會發光 所以從地球上是很難觀察到太陽系以外的行星的 就像在晚上 你可以用望遠鏡看到10公里之外的汽車前燈 但是你絕對看不到一隻10公里以外的蚊子 當然如果你有二郎神的千里眼神通 那就是另外一回事了 要在太陽系之外尋找行星 在20世紀80年代以前都還是個遙不可及的夢 既然中國的行星2.0計劃是要超英趕美 那我們當然就得先從美國已經取得的成就說起 時間來到1984年 NASA有一個叫伯魯茨基的天文學家 在觀測金星臨日現象的時候有一個意外的收穫 為了方便我們接下來就稱他為老伯 所謂金星臨日就是當太陽金星地球 處在一條直線上的時候 從地球上可以看到金星一點一點的穿過太陽 在這種情況下 金星在太陽背景的映襯下體現為一個小黑點 這個時候老伯突發奇想 他想如果在太空中放上一架望遠鏡 持續觀察某個區域 那是不是就能夠捕捉到其他太陽系裡 類似於金星臨日這種現象呢 這樣不就能夠找到像金星 甚至地球一樣的太陽系外的行星了嗎 也就是說既然你很難看到行星 那給它加一個背景不就襯托出來了嗎 其他太陽系的行星也是圍繞恆星運動的 那就應該有機會也發生類似於金星臨日這種現象吧 老伯為自己的奇思妙想激動不已 他趕緊找到自己的上司去飛揚自己的思緒 誰知上司還沒有聽完他的話 就客客氣氣地說 老伯打住啊 我這還有一個緊急的會議 咱們過會兒再聊 當然這個過會兒就是遙遙無期了 不過老伯也不是一般人 他越想越覺得自己的主意非同凡響 只要逮住機會就去上司的辦公室裡續到 同時還安利給自己的同事們 同事們也聽得津津有味 終於上司受不了了 1992年的一天 老伯被上司叫進了辦公室 上司對他說 老伯你給我聽好了 我已經受夠了你的嘚不嘚 算我怕了你了 我已經決定去申請這個項目 但是你給我記住 如果申請不成功沒有拿到資金的話 你就給我永遠閉嘴 17年後也就是2009年3月6日 一架航天飛機從佛羅裏達起飛 把一部天文儀器送到了 離地球1.6億公里的太陽軌道上 這個天文儀器繞著太陽運轉 重大約2300磅 它的前端配有一面直徑1.4米的大鏡子 對於天文望遠鏡來講 直徑1.4米的鏡子就算很大了 那這一臺太空望遠鏡 名字就叫做開普勒太空望遠鏡 開普勒的視察 就是它能夠觀測的天空區域 包括了天鵝座、天禽座和天龍座的一部分 涵蓋了我們能夠看到天空的0.25% 大約就是北斗七星 把那個瓢把子去掉以後剩下的部分 如果想要覆蓋整個天空 大概需要400多臺開普勒 開普勒最近的視察 是天鵝座裡的格利澤245三星系統 它距太陽繫有14光年 最遠能夠達到3000光年 這就是NASA尋找地球2.0的開始 望遠鏡起名叫開普勒 是為了向這位17世紀的德國天文學家致敬 任務的全稱叫做開普勒和K2任務 老伯就是任務的領頭人 開普勒探測太陽系外行星的方法 就是老伯的腦洞 金星臨日法 正規的叫法叫做過鏡法 主要就是分析星光的強度 比如一顆木星大小的行星 從太陽前滑過去的時候 觀測者就可以看到 太陽的光線大約會減少1% 如果是地球大小的行星呢 會讓太陽光線減少大約0.008% 這就好像一隻蚊子 從汽車前燈經過的時候 會讓汽車的前燈光變得暗那麼一小丟丟 那如果行星不從主橫星前面經過 就是觀測不到行星的運行軌道怎麼辦呢 別急,還有別的辦法 放在後面再說 開普勒的過鏡法 打開了觀測宇宙的一個窗口 在幾年之內 開普勒分析了大約幾十萬顆橫星 找到了5000多顆太陽系以外的行星 我們簡稱它們為系外行星 按照開普勒提供的數據 有大約20%的橫星系像我們太陽系一樣 有類似地球的行星 科學家們估算銀河系 大約有1000億顆橫星 如果按照這個比例接近20% 那就應該有大約200億顆系外行星了 那問題就來嘍 太陽系外行星數量這麼多 要找到地球2.0 那不是分分鐘的事嗎 可是讓科學家們沮喪的是 開普勒打開了一扇窗戶的同時 也粉碎了很多幻想 開普勒發現的這5000多顆系外行星 雖然也處在它們那個太陽系的移居帶 但是這些行星絕大多數和地球並不一樣 它們是氣態的 沒有像地球一樣的巖層 或者即便有巖層 科學家們用觀測到的數據推算 這些疑似的巖層 也是和其他不知名的物質混雜在一起的 溫度和硬度都不適合居住 終於在2013年 讓老駁團隊歡呼雀躍的信號出現了 開普勒望遠鏡在離地球1200光年遠的地方 找到了兩顆類地行星 團隊把它們命名為開普勒62E和開普勒62F 根據開普勒發來的數據 團隊算出62E和62F的體積 分別是地球的1.6倍和1.4倍 數據推算還顯示 這兩個星球的主要成分是岩石和冰 那這就和地球更接近一步了 而且最令人激動的是 團隊說這兩顆行星上可能有溫和的氣候 就像五月的華盛頓 聽起來很浪漫 但是這兩顆行星是不是真的有 類似於地球的大氣層和液態水呢 還沒有實錘的證據 目前還只是腦補階段 可是這兩顆行星實在是距離人類太遙遠了 1200光年 以我們人類現在的飛行器速度 1972年發射的那個先鋒10號 這都飛了50年了 還沒有飛出太陽系的最外圍奧爾特雲呢 如果現在發射探測器到62E或者62F 探測器走的時候地球是這樣的 等探測器到目標行星的時候 地球可能已經是這樣了 所以如果把它們當成殖民的目的地 以目前的技術條件來講 只能是海事蜃樓 就是想一想過過癮而已 開普勒在兢兢業業工作了4年之後 發生了一些故障 沒辦法長時間鎖定目標了 到了2018年他就徹底退役 但是這已經超出了NASA對他原定的目標 原本預計開普勒只能工作幾個月 於是2018年 NASA又發射了另外一臺太空望遠鏡 叫臺思 取代開普勒的工作 臺思是個簡稱 它的大名很長 但是臺思用的是另外一種工作方法 叫做鏡像速度法 也叫多普勒算法 什麼意思呢 因為不是所有的行星軌道 都是標準的橢圓形或者圓形 有的行星軌道可能出奇的長 或者出奇的扁 那這種行星有可能一輩子 都不會在望遠鏡前 從主恆星前面跑過去 就不會讓你觀察到 雖然它不會跑過 但是這顆行星在圍繞主恆星轉動的時候 會造成主恆星光波的變化 比如一顆黃色的恆星 在向著望遠鏡方向移動的時候 光波會被壓縮 如果它遠離望遠鏡的時候 光波會被拉長 可是如果這顆恆星 它帶著一顆或多顆看不見的行星 它光波變化的範圍 就和只有恆星的時候不一樣 科學家就是通過計算這些細微的差別 來推測這顆恆星到底是孤零零的一個 還是託家帶口 帶著別的行星的 臺思沒有被發到太陽軌道上 而是直接送到了地球軌道上 因為NASA不想再去找遠水 只想找近水了 只想在距離地球300光年的範圍內 尋找目標 這時看了大半輩子太空的老博 已經從NASA退休了 更年輕的天文學家喬治·裏克 接替了他的工作 臺思果然不負眾望 在剛剛上天的第二年 就在離地球100光年外的多拉多星座南部 發現了一顆已死行星 這個太陽系它的主恆星編號是TOI-700 它的質量差不多是我們太陽的60% 團隊觀測到TOI-700可能擁有三顆行星 給它們起了最簡單好記的名字 分別叫700BCD 地就在最外面 正好處在恆星宜居帶 最讓團隊興奮的是 這個700D和地球的大小差不多 但是700D的岩石情況 運行軌道、大氣環境是什麼樣呢 以及有沒有液態水 這些產生生命非常重要的問題 可能還要經過更長的時間觀測 纔能有進一步的瞭解 臺思團隊說 要確定一顆行星是不是地球2.0 最起碼需要7到8年以上的數據 所以我們還得耐心等待 從2009年找到第一顆系外行星開始 科學家們的心情很複雜 看起來想要找到和地球條件相似的行星 難度比最初預想的要大 於是一些科學家傾向於相信 地球和太陽系在我們銀河系當中 也許真的就是獨一無二的存在 要想在太陽系外找到合適的殖民地 恐怕是癡人說夢 現在中國想在太陽系外 尋找行星這個領域 迎頭趕上美國 所以推出了地球2.0計劃 科學界對此是樂觀其成的 不管怎麼說有多個玩家參與 都有利於推動這個領域有新的發現 也保不齊美國人沒找到地球2.0 中國人就找到了 但是在增添希望的同時 也帶來了一些疑慮 地球2.0是上海天文臺的計劃 簡稱ET 不是斯皮爾伯格那個電影《外星人》ET 是Earth-2的縮寫 這是上海天文臺 一個叫葛健的研究員主導的項目 葛健公佈了ET的概念圖 顯示它是由7個中等大小的 廣角望遠鏡組成的 用的還是老駁的過鏡法 葛健希望把ET發射到太陽軌道上 繼續監測開普勒曾經研究過的那片星空 也就是天鵝座和天禽座 聽起來這個方案只是在沿用 美國十多年前的思路 是在炒冷飯 但是葛健不這麼認為 他認為開普勒任務 之所以沒能夠找到地球2.0 就是因為開普勒望遠鏡的視場 就是視野範圍不夠大 所以他主導設計的ET望遠鏡的視場 是開普勒的5倍 他覺得這是一個 the bigger the better 5倍聽起來不多 但是這可不是個開玩笑的數字 開普勒的觀測範圍 比哈勃太空望遠鏡都要大得多 如果說哈勃只能看到一粒沙子的區域 那開普勒就能看到一隻手掌 所以ET的5倍目標 聽起來雖然很鼓舞人心 但多少也有點懸空的虛幻感 因為從NASA公佈的開普勒技術細節來看 即便是在10年之後的今天 開普勒都可以說是天文望遠鏡當中的翹楚 另外葛健還保證會在ET望遠鏡上 使用一種能夠碾壓開普勒的最新科技 叫CMOS傳感器 這是天文望遠鏡上 用來拍攝太空星雲圖像的主要裝置 它是中國長春 一個叫長光晨星的公司研發出來的 網上的資料顯示 這家公司2012年才成立 之前還從來沒有做過太空望遠鏡的傳感器 葛健說這種傳感器的噪音比開普勒要低 所以有把握拍到比開普勒望遠鏡更加清晰的照片 他還覺得如果ET望遠鏡能夠如約在2026年上天的話 那最快2029年就能拿到結果了 只要三年 這可比經驗豐富的NASA團隊 說的七至八年拿結果還快了一倍啊 真是一場大型的彎道超車秀 但是中國的ET目前還處於設計構思階段 要到2022年底才能完成技術公關和實驗室驗證 那它的技術到底達到了什麼樣的水準呢 現在還看不到 超音感美到底有沒有普 就要看到時候能不能拿出實錘的成果 經得起國際同行的評估 當然我們也希望能在宇宙蒼茫大瓊當中找到第二個地球 不管這是美夢還是白日夢 也不管是誰找到的 那麼好今天的故事就分享到這兒 謝謝大家 如果您覺得這個話題有意思的話 就請訂閱關個注 下回更新不迷路 散會 最後剪輯師小謝發了個雜音 難道說這就是傳說中的太空大躍進