據(jù)美國太空網(wǎng)報道，當?shù)貢r間9月5日，美國國家科學(xué)院發(fā)布了一份經(jīng)國會授權(quán)的報告。報告指出，美國國家航空航天局（NASA）應(yīng)將其系外行星研究預(yù)算的重點放在大型空基和地面望遠鏡上。新報告為美國天文學(xué)界設(shè)定了新的十年優(yōu)先發(fā)展目標，為NASA的長期發(fā)展提供了戰(zhàn)略引導(dǎo)。報告也呼吁科學(xué)家開展跨學(xué)科合作。
撰寫新報告的委員會聯(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非常特殊的時刻，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，我們實際上可以在未來20年內(nèi)找到這個問題的答案。”
優(yōu)先發(fā)展大型望遠鏡
新報告提出了七大關(guān)鍵的優(yōu)先事項，其中包括：建造一款可直接看到系外行星的太空望遠鏡——“大型紫外線/光學(xué)/紅外勘探者（LUVOIR）”和宜居系外行星天文臺，這兩款太空望遠鏡都足夠強大，可將行星發(fā)出的微弱光線與其恒星強大的眩光區(qū)分開；資助大型地面望遠鏡——如可能建于夏威夷的30米望遠鏡和位于智利的巨型麥哲倫望遠鏡；繼續(xù)開發(fā)寬視場紅外探測太空望遠鏡（WFIRST）等。
任職于加州理工學(xué)院和NASA系外行星科學(xué)研究所、未參與新報告撰寫的系外行星專家杰西卡·克里斯蒂安森說：“這份報告強調(diào)了大型望遠鏡的重要性。這些目標需要耗費巨資，但它們可以取得讓我們感到興奮的成果。”
該報告重點強調(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目只進行了簡單概述，例如新一代系外行星“獵手”——“凌日系外行星勘探衛(wèi)星”（TESS，開普勒太空望遠鏡的繼任者，已于7月底開始收集數(shù)據(jù)），以及計劃于2021年發(fā)射的詹姆斯·韋伯太空望遠鏡（Webb，哈勃望遠鏡的接替者，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）。但報告明確表示，要支持這些項目。
天文學(xué)家也普遍表達了對韋伯太空望遠鏡的支持，但該項目的研發(fā)支出超過之前國會規(guī)定的80億美元上限，且其發(fā)射時間多次推遲，這讓不少科學(xué)家感到擔心。
克里斯蒂安森表示，像韋伯這樣的大型項目帶來的問題使一些科學(xué)家心有余悸，轉(zhuǎn)而投向小型項目的懷抱。如果這份報告提到的野心勃勃的項目也有成本和進度問題，那么這些項目可能會以失敗告終。她說：“將所有雞蛋放在一個籃子里，是非常大膽的策略。雖然這種方法可能會帶來高額回報，但它也可能帶來高風險。”
但該報告背后的委員會認為，值得為這些野心勃勃的任務(wù)付出更多資金。該委員會聯(lián)合主席、俄亥俄州立大學(xué)天文學(xué)家斯科特·高迪表示：“這些望遠鏡和我們正在討論的任務(wù)盡管昂貴，但肯定不會超出我們所能承受的范圍。”
此外，報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)作貢獻等話題也有涉及，但討論很少，盡管該報告負責人在新聞發(fā)布會上指出，這些較小的任務(wù)也很有價值。
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；凌日法——觀測行星在恒星和望遠鏡之間滑動時引起的恒星亮度輕微下降。而新報告則重點強調(diào)“簡單粗暴”的直接方法。
實現(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)會使用光學(xué)技巧對遙遠的太空團塊予以放大，被推遲至2025年發(fā)射升空的WFIRST使用的正是這一技術(shù)。
新報告強調(diào)了直接成像技術(shù)，但目前要實現(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)，他并沒有參與新報告的撰寫。他說：“直接成像很有趣，因為眼見為實。很多人，當你告訴他我們實際上并沒有直接探測到許多行星時，他們會持懷疑態(tài)度，這一點令人頭疼。”
巨型麥哲倫望遠鏡項目運作副總裁帕特·麥卡錫也沒有參與新報告的撰寫。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
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