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Exoplanet发现

首席图像由罗伯特·赫特,NASA/ jpl -加州理工学院

好吧!

听好了,你们这些硅谷独角兽牧人,你们这些贪心的资本家,你们这些老寄宿学校的,出身贵族,喜欢五月花的人,因为斯科特·高迪要跟你们做个交易。投资的回报可能需要几十年的时间,当然,但它将是历史性的,你的圣徒传记封印在群星之中:给予俄亥俄州立大学的天文学家外行星猎人花几十亿美元,他就能找到外星生命的迹象。

在发现系外行星和寻找外星人的过程中,一个共识正在形成:找到外星生命的明确迹象不是白日梦。这项技术大部分已经开发出来,各种各样的科学家——天文学家、天体物理学家、地球科学家和天体生物学家——都在狂热地研究确定可居住的系外行星,这是寻找实际居住迹象的重要一步。

第一的直到1992年才发现,外延,我们的太阳系以外的轨道星星,范围从地球等小,岩石行星到大规模,闷烧的“热兴奋剂”。(Kelt-9B,高迪和他的同事在2017年发现的它的日间温度在7800华氏度左右——比大多数恒星都要热!)

高迪说,大型的系外行星更容易发现,但多亏了美国宇航局的开普勒太空望远镜,我们现在知道,可能适合居住的小型系外行星很常见。类地行星的轨道可能是四分之一的类日恒星。这一想象果汁的发现是过去十年来改变这个领域的主要发展之一。

Exoplanet发现的最困难的部分是阻挡那些星星的光线来看他们的行星。切削刃工具,如调情和令人敬畏的哈沙,可以在不久的将来解决这个问题。

而且,寻找外星生命证据的工作已经得到了新工具和新发现的帮助。计算机模拟可以看到一颗行星的未来,直到它的恒星燃烧殆尽。卫星设备可以梳理出系外行星的大气组成。一个新的太空望远镜时代即将开始,人们正在从地球上数十亿年的生命中收集关键信息。

“如果HabEx现在开始获得资金,我们可以在2030年左右启动它。如果生命很丰富,我们会在几年内找到证据。”

斯科特高迪,美国天文学家

如果选择了一项微调以寻找生命(Luvoir或Habex)的新轨道望远镜被选为下一个主要的任务,我们可能在您的一生中发挥人类历史中最纪念的发现。

“如果HabEx现在开始获得资金,我们可以在2030年左右启动它,”HabEx项目的工作人员高迪说。

“如果生命很丰富,我们会在几年内找到它的证据。”

煤镇梦想着在其他星球上生活

高迪出生在贝鲁特,父母是美国人,他们一家因黎巴嫩内战而逃离。小斯科特在美国和阿联酋四处漂泊,6岁时来到了伊利诺伊州的一个小镇。高迪生活在一个古老的煤炭小镇上,是一个知识渊博、学习成绩差的孩子。他想寻找外星生命的渴望可以追溯到他二年级的科学老师。

“有一天,她做了一些改变了我的生活的事情,”高迪说。“她告诉我们的班级去,记住九个星球的名字 - 当距离太阳的距离左右时,回来。”

支持高迪的父母订阅了《国家地理》杂志,里面有图片图集。高迪把我们的宇宙从架子上拿下来,记住了我们的太阳系。但真正吸引他的是后排一个更富于猜测的部分。

高迪说:“书中有一章讲的是太阳系其他地方的生命可能是什么样的。”还有“木星的约翰尼·韦尔斯”(Jovian Johnny Weirs),一种吸着辐射在木卫二的冰面上滑行的生物。来自金星的奇怪的“ouch- pouchers”,看起来像鳄鱼皮的篮球,必须从一条腿跳到另一条腿,才能在金星滚烫的表面弹跳。怪诞的固特异飞艇生物,就像正在跳伞的克苏鲁人的脑袋,在木星无尽的天空中穿梭。

高迪说:“我觉得整件事都太棒了。”

高迪说,在我们的太阳之外存在巨蛋的证据将是间接的。一颗系外行星太远,探测器无法带回标本。找到这些证据是高迪的专长。

一颗可居住的系外行星的艺术家再现。通过研究地球数十亿年来的各种形态,科学家们正在开发模型来评估这些岩质系外行星。插图由美国宇航局/ jpl -加州理工学院的乔比·哈里斯(Joby Harris)绘制。

一颗可居住的系外行星的艺术家再现。通过研究地球数十亿年来的各种形态,科学家们正在开发模型来评估这些岩质系外行星。插图由美国宇航局/ jpl -加州理工学院的乔比·哈里斯(Joby Harris)绘制。

“确凿的证据是不平衡化学,”高迪说。某些大气成分很可能是由生命造成的。在可能适宜居住的系外行星上漂浮着大量的氧气和氢气?一定有什么东西会导致这种不平衡,而生命就是它。

过境光谱可以告诉像Gaudi这样的研究人员是由地球的气氛制成的。当Exoplanet在其明星前方通过时,恒星的光线会略微暗淡,天文学家可以用来确定地球的大小。

亮度下降的部分原因是星光穿过行星的大气层后被不同的分子所吸收。当这些光像棱镜一样被分割开来时,研究人员就可以看到光谱中缺少了哪些颜色的光,从而推断出大气是由什么组成的——水蒸气、氧气、甲烷或其他任何物质。

但是有生命的系外行星会是什么样子呢?

寻找像地球样的行星?从真实交易开始

为了找到一个星球,我们可以合理地肯定支持生活,最好在家里开始 - 我们的脚下,在我们的肺部,在我们的肺部,各地。通过通知寻找新候选人,地球可以促进可居住的外出发现。这是一项丰富的知识,不需要新的太空望远镜收集。

“我认为在芝加哥大学的博士学位学习地球历史和天体学博物馆的博士后,研究了历史和生命的历史和生命的出现有很多价值。研究地球岩石中的化学化合物和化合物记录将有助于梳理化学品的组合可能在其他行星上支持生活。

“我觉得有幸和荣幸能够参与科学努力来回答人类最深刻的问题之一:我们是孤独的吗?

斯科特高迪,美国天文学家

我们这个星球的历史也可以提供一些模型,让我们知道今天哪些行星最有希望成为可居住的系外行星。在45亿年的历史中,地球拥有各种各样的大气层和表面条件,就像一个时尚的蒙太奇:我们现在所认为的生命,以及支持它的当前条件,只不过是生命的开篇“超模”。

在恐龙出现之前,甚至在动物和植物出现之前的数十亿年里,地球上都有生命存在。类似地球的行星模仿这些早期的“替代地球”,就像类似我们现在的行星一样,是可行的生命候选者。这扩大了可能性的范围,但仍然保持相对狭窄的搜索标准。

有了这些参数,像奥尔森这样的研究人员就可以探索寻找其他可能的“生物特征”,她、高迪和其他外星生命搜寻者可以在宇宙中搜寻。

计算机中的系外行星

基于早期地球的系外行星(或任何系外行星猎手梦想得到的参数)现在可以以前所未有的细节进行模拟——100亿年的旋转,压缩为几秒钟。整个太阳系可以被绘制出来并启动,它们之间的相互作用可以通过强大的软件来安排。

通过模拟,奥尔森可以更好地了解可居住系外行星的表面环境可能会发生什么。她可以模拟可观测条件的影响,比如大气的变化,或者目前不可观测的条件,比如地表水的盐度。

VPLanet,一个由华盛顿大学天体生物学家罗里·巴恩斯说,允许研究人员定制一系列令人眼花缭乱的变量,为他们的研究创造一个定制的系外行星。

研究人员可以调整行星的初始内部温度,地质能源,大气组成,表面水量,其旋转的速度,其轴的倾斜,以及其轨道的距离和形状,在阳光中细节。即使它的星星在星系中的位置也可以调整和模拟。

VPLANET基本上让科学家扮演神灵。想重新排列我们自己的太阳系,只是看什么会发生什么?当然!Pop Jupiter在金星的轨道上,观看结果。它是终极银河沙箱,重要的是,VPLANET是开源的,可供任何人使用。

巴恩斯说:“我认为外星生命的发现将是人类历史上的重大变革事件。”“我想让大家明白,当我们向公众公开时,我们是通过开放科学,通过一个经过社区审查的过程得出这个结论的,大家可以相信这是一个真实的结果。”

不过,要得到这个结果,高迪需要他的钱。

一架新的太空望远镜对寻找外星生命进行了微调

NASA的两个潜在项目将把外星行星的发现和研究推向前沿和中心。HabEx太空望远镜是高迪和一个约180人的团队帮助研究和提出的,LUVOIR太空望远镜是我们看到潜在宜居系外行星的最佳选择。

望远镜将使用两种不同的设备,冠状镜和六角形,以阻挡通常压倒非常暗和遥远的行星图像的星光。Luvoir设计依赖于冠状动因仪来阻挡光线(有点像月球在日食期间如何看到Sun的电晕)。

更戏剧性的,令人惊讶的是“Starshade”是一个可折叠的盾牌,横跨50米,沿着花朵,距离太空望远镜距离距离距离的精确点,呈现出望远镜的目标附近的所有其他光源。星形是有点敏感:它们只能从完全平坦的平坦偏离一毫米,边缘必须磨削到一个微米,并且必须在一米的目标位置进行操纵。(足以说,他们目前只存在于小规模模型。)

但HabEx和LUVOIR都是专门为寻找生命迹象而设计的。

在这幅艺术家的画作中,哈贝克斯望远镜展开了它的星罩,这是一个50米宽的盾牌,将阻挡来自恒星的光线。插图由美国宇航局/ jpl -加州理工学院的乔比·哈里斯(Joby Harris)绘制。

在这幅艺术家的画作中,哈贝克斯望远镜展开了它的星罩,这是一个50米宽的盾牌,将阻挡来自恒星的光线。插图由美国宇航局/ jpl -加州理工学院的乔比·哈里斯(Joby Harris)绘制。

梦想:外星生命在我们的有生之年

高迪说,这个领域在过去十年发生了变化。我们现在知道,潜在的宜居系外行星比预期的要多;我们现在对它们环绕的恒星如何影响我们研究它们的能力有了更多的了解;我们最近开发了一种技术来应对这些挑战。

在系外行星时代成长起来的崭露头角的科学家们进入了这个新的发现时期。对他们来说,在像地球这样的行星上存在外星生命的可能性并不是一个狂热的梦想。

NASA的两个潜在项目将把外星行星的发现和研究推向前沿和中心。

像地球一样的行星在外面。技术就在这里,或者非常接近。拥有知识、欲望、动力和激情的科学家们已经准备好了。这种激情就像一个住在煤乡的小孩,他在遥远世界的奇异生物中找到了自己的使命。

“这可能听起来有点玉米,”高迪说,自觉,“但主要是我觉得能够参与科学努力来回答人类最深刻的问题:我们独自一人?”

要回答这个问题,需要资本和政治意愿。

选择一颗适合居住的系外行星的任务可能很快就会产生人类历史上最重大的发现之一,这一发现的意义是无法预测的。

“我认为现在是时候这么做了,”高迪说。

“如果我们现在可以做到,我们应该这样做。我们应该迈出第一步。”

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