韋伯已經鎖定外星人的位置？NASA兩年前已啟動尋找外星人計畫！【文昭思緒飛揚204期】

放飛頭腦思緒飛揚,朋友們好 今天我們來聊一聊剛剛上天的韋伯望遠鏡 怎麼尋找外星人 2021年12月25日 家家戶戶都在熱鬧地慶祝聖誕節 一枚火箭從南美洲的圭亞納太空中心升空了 圭亞納太空中心地處赤道 是歐洲航天局的專屬基地 火箭上攜帶的是NASA的韋伯太空望遠鏡 它是一個大型的紅外望遠鏡 全世界的天文學家都對韋伯寄以厚望 希望他能夠拍到一些別的望遠鏡拍不到的東西 你還別說他真的不辱使命 拍到了一些奇特的東西 後面會講到 火箭在太空中飛行一個月之後 終於抵達了預定的位置 望遠鏡開始了一步步展開的步驟 經過一番測試之後 韋伯終於正式上線開工了 果真韋伯也沒有讓大家失望 發回來的第一張太空圖片 就把大夥都震住了 就是這張圖 圖上有壯麗的星雲 優美的螺旋星系 亮閃閃的星星 全球的喫瓜羣眾看著這張美圖 都由衷地讚嘆 哇,真是太美了 太讚了 NASA的天文學家們看到圖片也發出讚嘆 哇,太美了 不過他們看到的圖片和我們的不太一樣 是這張圖 你可能會滿頭問號 難道天文學家們的審美標準 和我們普羅大眾不一樣嗎 連個曲線圖都能夠看出美感 其實倒不是因為天文學家們的眼睛 就異於常人天賦異稟 而是這張圖給了他們想要的答案 因為這張圖表繪製了一顆行星的大氣成分 這顆行星叫做WASP-96b 是太陽系外的一個氣體行星 位於距離地球1120光年的鳳凰座 我們接下來就簡稱它為96b行星 它的主星是一顆被命名為WASP-96的恆星 NASA天文學家們一直有一個疑惑 就是這顆行星的大氣成分裡 到底有沒有水蒸氣 但不管是之前的望遠鏡還是其他什麼設備 都給不了太明確的答案 都含含糊糊 所以大夥也都抓耳撓腮 現在有了韋伯拍回來的這張照片 可以一定確定以及肯定地說 它的大氣成分裡是有水蒸氣的 這個開門紅讓NASA和全球的天文學家們 對韋伯都信心倍增 當然這是後話了 那天文學家們為什麼這麼想知道 96b行星上有水沒水呢 那是因為科學家們覺得 太陽系外行星的大氣成分裡面有沒有水 它是確定有沒有外星生命的第一個黃金指標 聽到這兒坐在屏幕前的您可能有點懷疑 難道科學家們也是中了地攤文學的毒 把外星人UFO這類玄幻因素拿來研究 還放到這麼燒錢這麼正式的項目裡來 其實現在來討論有沒有外星人這個話題 都已經過時了 天文學家們和宇宙物理學家們 他們想知道的是外星人的家在哪兒 而且不是現在才開始找的 而是兩年之前就定下要找了 2020年美國科學院舉辦了一個叫做ASTRO 2020的會議 這是美國天文學和天體物理學界 所發起的第一個十年期的調查 在這次會議上正式成立了一個叫 分析測評專業狀況和社會影響的團隊 你聽這個名字很複雜 分析測評專業狀況和社會影響 其實這個團隊的目標特別簡單也很好理解 就是要尋找外星人的家園 在茫茫宇宙當中 把外星人居住的星球給找出來 而且會議也明確說了 這是未來美國天文學界研究的頭號目標 可能有朋友還是覺得追蹤定位外星人 聽起來還是太玄幻了點 不太像科學家的語言 當然科學家的語言是 尋找地球以外的生命跡象 但是從邏輯上講 找到一個外星細菌和找到一個大腦殼的外星人 意義是完全等同的 因為宇宙實在是太遼闊了 只要你能夠證明別的行星上能有一個細菌生存 那也就意味著在宇宙的某個角落 能夠演化出更為複雜、更為智慧的生命 甚至比人都還高級的生命 那外星人的存在也就算實錘了 現在既然美國科學院都開了頭 那麼也就是說研究外星人、外星生命、外星文明 是可以登上大雅之堂的事了 科學家們不必再被擔心扣上地攤貨和偽科學的帽子 而且關鍵的是有了經費的保障 這個比較實惠 於是天文學家們對NASA花了25年 投入了100億美金建造的這臺韋伯望遠鏡 自然就充滿了期待 大夥都希望它可以幫忙定位尋找外星生命 可能有朋友會想 太空中不是很長時間以來都有那個哈勃望遠鏡嗎 難道它尋找外星人很不給力、很弱雞嗎 所以需要韋伯來替它完成這項工作 其實雖然哈伯韋伯都帶個伯字 都是大伯輩的 但此伯非彼伯 韋伯和哈伯觀察的範圍不一樣 哈伯望遠鏡主要是觀察紫外光、可見光 和很小部分的紅外光區 而韋伯望遠鏡則是紅外光區的大拿 專攻這個領域 韋伯望遠鏡的強項是觀察非常遙遠和古老的星體 那古老到什麼程度呢 大約是宇宙形成的頭2.5億年 這個嬰兒時代所誕生的星體和星系 因為這些星體發出的光線主要是在紅外光區 而哈伯望遠鏡擅長觀察的是 宇宙大約形成11年以後才誕生的星體 也就是宇宙的幼兒園和國小時代的星體和星系 韋伯的鏡片設計也很特別 它由18個六邊形的鏡子組成 這些鏡子排列成蜂窩形狀 總體直徑達到了6.5米 而哈伯望遠鏡只有一個球形的主鏡 直徑大約是2.4米 所以韋伯能收集光線的表面積比哈伯大了6.25倍 那這就意味著它可以收集更多的光線 偵測到發光更微弱的星體 另外還有一個很關鍵的要點 就是前面講到火箭在太空中跑了一個月 才把韋伯送到了預定位置 那為什麼要跑這麼遠 又把它送到的是什麼位置呢 哈伯的軌道距離地表大約570公里 這還是屬於近地軌道 通過國際空間站上派出的工程師就可以維修 而韋伯則是待在一個離地表150萬公里遠的地方 150萬對570 韋伯望遠鏡就遠得太多了 它所在的這個地方叫做拉格朗日點 因為這是數學家歐拉和拉格朗日在18世紀推算出來的 所以就用拉格朗日的名字來命名了 那在這個空間點上 地球和太陽這兩大天體的引力剛剛達到平衡 那這有什麼好處呢 就讓韋伯望遠鏡相對於太陽和地球都保持靜止 兩大星體的引力對望遠鏡就都沒有什麼影響了 所以望遠鏡可以精準聚焦 不用調來調去 拉格朗日點圍繞太陽和地球分佈一共有5個 韋伯所使用的是第二個位置 總結一下韋伯和哈伯比有三個優勢 第一就是它能夠看到更加古老的宇宙星體 第二就是它能夠偵測到發光或者折射光線更加微弱的星體 第三就是它的分辨率更高 那韋伯所觀測的這顆行星96B 就是NASA所猜想的一顆有可能有外星生命存在的行星 雖然觀測到有水蒸氣 但是離真正找到外星文明那距離還很遙遠 但好歹是開了個頭 於是全世界的天文學家們都一窩蜂地去NASA排隊掛號了 抱上自己想觀測的星體 希望自己能在尋找外星生命的競賽當中拔得頭籌 德國有一位叫克雷德伯格的天文學家 我們接下來就稱他為克女士 聰明的克女士早在聽到ASTRO 2020會議的消息之後 就趕緊去NASA排隊拿號了 早起的鳥兒有蟲喫 那等韋伯一上天就可以觀察到自己選中的星體了嗎 克女士到底有沒有發現外星生命呢? 回答這個問題之前我們得先補充一個知識點 就是天文學家們、宇宙物理學家們 他們憑什麼判斷一個太陽氣以外的行星有沒有生命跡象 為什麼天文望遠鏡這個工具是好使的 早在2002年 加州理工大學的天文學家戴維夏邦諾 在分析哈勃捕捉光譜的時候 就發現了遙遠星球的大氣成分 這些大氣成分變化多端很吸引人 於是一門新興的領域外星大氣學就誕生了 現在大家是通過分析地外行星的大氣光譜來判斷 這個行星上有沒有生命存在的跡象 克女士把自己的目標定在了一個叫Trappist-1的星系上 我們就簡稱它為特普伊星系 特普伊位於水瓶座 離地球大約有39光年 主星是一顆超冷的紅矮星 紅矮星是恆星當中最常見的行星 宇宙中73%的恆星都是紅矮星 它個子很小 一般直徑和質量都不到太陽的三分之一 表面溫度也低 低於3500攝氏度 NASA在這顆恆星周圍發現有7顆類地行星 所謂類地行星就是它們表面和地球有著類似的岩石構造 而且這7顆類地行星裡面 有5顆和地球的尺碼差不多 最最關鍵的是其中3顆位於星系的宜居帶 宜居帶指的是行星距離恆星一個位置的範圍 在這個範圍之內不太冷也不太熱 行星的表面環境 有可能是和類似於地球的生命形式存活 而柯女士就瞄準了這3顆處於宜居帶上的行星 那這3顆類地行星上會不會有生命呢? 甚至再幸運一點 能夠捕捉到外星人活動的蛛絲馬跡呢? 要想找到外星生命的蹤跡 得先要了解一點 就是這個行星上有沒有大氣層 如果沒有的話 其他就免談了 在看到韋伯發回來的照片之後 柯女士高興的直接就蹦起來了 因為其中一張照片明確地顯示了 這3顆行星當中的有一顆 編號是特普伊伊 這顆行星上是有大氣層的 柯女士下一步要做的 就是從這顆行星的大氣成分當中 找到生物存在的特徵了 那麼查哪些物質的存在 可以證明外星有生命呢? 其實現在科學家還是以地球的生態環境作為參考 假定外星生命的基礎物質構成 和地球生命是一樣的 這也沒有辦法 因為我們只能夠依據已知推測未知 不這樣的話 所有的科學也沒辦法建立 所以柯女士先檢查的 就是氧氣和甲烷的光譜指紋 因為在地球上最早的微生物 也是通過光合作用來獲得能量的 它們吸收二氧化碳 排出氧氣 像植物一樣 如果其他行星上有微生物或者植物 也發生光合作用 那麼就會在它的大氣當中 觀察到氧氣濃度的變化 而動物和人則是吸收氧氣 排出二氧化碳 如果那些行星上有動物和外星人存在呢 那你也能看到氧氣濃度的變化 甲烷是另外一個重要指標 因為微生物動物的新陳代謝 都會產生甲烷 所以通過觀察行星大氣層中甲烷濃度的變化 也能推測 所以 克女士如果能夠從這個行星特譜一億以上 找到了氧氣和甲烷的光譜指紋 那她就算中了大彩了 但是克女士也有一個疑問 就是岩石質地的行星 它的大氣層很薄 不容易拿到足夠的數據 比如我們所生活的地球 大氣層的厚度還不到地球半徑的1% 即使是像韋伯這麼強大的望遠鏡 也只能觀測離地球很近的行星 現在滿打滿算的也就十來個 如果是再遠的行星 韋伯還會有這樣的能力嗎 這個問題一提出來 專家們也開始七嘴八舌的思緒飛揚了 有人說 不要只把探測侷限在氧氣和甲烷分子上 因為一些生活在極端環境下的微生物 我們地球就有這樣的微生物 它就會產生其它類別的分子 比如產生一種叫做聚強基丸廳的分子 這些分子也叫生物塑料 是一些微生物的代謝產品 它們也是有代表性的生物特徵 也應該讓韋伯聚焦去找找這一類分子 也許能在更廣的範圍內找到外星生命 還有更加狂野的想法 就是要跳出傳統的思維框框 可能不只是岩石構造的行星 才能找到生命存在的證據 類似於木星這樣的氣體行星 可能在它的大氣層中能夠形成穩定的生態圈 誰規定的這個生態圈只能在行星表面 不能在大氣層中呢 對吧 那這類氣體行星在宇宙中多如牛毛啊 而且韋伯對追蹤這類氣體行星的大氣層 更加得心應手 因為這類行星的大氣層很厚 總結一下韋伯的上天開弓 傳回一些非常令人振奮的照片 是我們這個時代探索宇宙的一個重大進步 但是科技上的進步歸根結底還是我們自己思維的進步 當突破了原有觀唸的條條框框之後 回頭再一看 才會猛然發現 阻擋我們進步的不是別的因素 恰恰是我們自己啊 那麼好 今天的故事就分享到這 謝謝大家 如果您覺得今天這個話題有意思的話 或者咱們這個頻道有意思的話 就請訂閱關個注 下回更新不迷路 散會