英国卫星“闪烁”将为搜索类地系外行星贡献力量

<p>　　中国科技网7月28日报道 美国宇航局最近发现的12颗系外行星，包括最像地球的那个地球2.0，这使得已发现的系外行星总数接近2000颗。现在我们认为，几乎所有的恒星都有一个行星系统，地球只是我们星系中数10亿颗行星中的一个。</p><p>　　我们已经发现的许多系外行星与太阳系中的行星是完全不同的：“热木星”是轨道非常接近其恒星的巨行星，而“超级地球”是一个岩石行星，其质量是地球的10倍。最新发现的Kepler-452b是首个与地球大小非常相似的系外行星，而且位于宜居带内，围绕恒星运转，温度适宜，可能存在支撑生命的条件。</p><p>　　除了它们的质量、密度和它们与各自恒星的距离，我们对这些系外行星了解甚少。它们是由什么组成的?它们是如何形成的?那里的天气如何?我们的小型、快速跟踪观测卫星“闪烁”将致力于研究系外行星，努力回答这些问题。</p><p>　　因为系外行星距离我们如此遥远，所以这个任务是一个巨大的挑战。大多数已经发现的系外行星都是间接发现的，当系外行星在它们的恒星面前经过时，恒星的亮度发生变化，或通过寻找由于轨道恒星的重力拖曳导致的恒星的摆动。这些系外行星很少被直接拍摄到，由于它们与地球的距离太过遥远，从地球上看它们不过是宇宙中的微光。</p><p>　　然而，即使是这点点星光，也可以揭示大量的信息。近年来，我们的创新技术也能够提取信息，从系外行星经过它们的恒星时透过大气层的星光中发现蛛丝马迹。</p><p align="center"> </p><p>　　<strong>光谱分析</strong></p><p>　　光谱能够让我们将光(在这个意义上，是指的整个电磁频谱，不只是人类肉眼的可见光)分解成不同颜色的组成部分，我们就可以详细地研究它。周期表中的元素分子吸收特定波长的电磁频谱，会留下一个独特的线型模式，有点像条形码。通过检测和分离这些条形码，我们就可以识别出元素出现的印迹，由此分析出系外行星大气层包含的气体成分。</p><p>　　一颗系外行星的大气成分可以揭示出一个行星是否在其目前运行的轨道形成的，还是从行星系统的不同地方迁移过来的。进化、物理和化学过程对系外行星大气层的驱动，强烈影响其与母恒星的距离。较轻分子的损失，与其它天体如彗星或小行星的碰撞，火山活动，甚至生命都显著改变原始大气层的组成。因此一个行星大气层的组成可以追溯它的历史，并给出一个暗示，这颗星球是否宜居甚至存在生命。</p><p>　　太空中的眼镜</p><p>　　除了哈勃和斯皮策太空望远镜，这两个即将退役的望远镜之外，目前没有合适的设备来研究，更不用说发现系外行星。太空任务如ARIEL，欧洲的一个备选任务，将于2026年发射，在未来的十年里也不可能加以利用。即将升空的大天文台，杰姆斯·韦伯太空望远镜或E-ELT可能有一些我们所需的能力，但它们研究系外行星的时间是有限的。</p><p>　　这就是我们要开发“闪烁”的目的：一个小型的，相对低成本的致力于研究系外行星的商业任务。“闪烁”卫星将在英国建造，使用萨里卫星技术有限公司设计的平台和伦敦大学学院设计的仪表。</p><p>　　用一个低成本的方法研究太空科学</p><p>　　从距离地球上空轨道700公里的制高点，“闪烁”将观察100多个围绕遥远恒星运行的行星，它的仪器分析可见光和近红外波段光(从0.5到5微米)，它能够监测一系列分子包括水蒸气，二氧化碳和外来金属化合物，以及甲烷、乙炔和乙烷等有机分子。而且，它也对前体氨基酸——构成生命的基石——如氨和氰化氢也非常敏感。</p><p>　　通过测量这些系外行星反射的可见光和它们发射的红外线热，“闪烁”能够计算出行星的能量平衡，它的温度以及大气层中是否存在云。对于围绕明亮恒星运转的体积大的行星，“闪烁”甚至能够获取温度和云层的二维地图。通过5年寿命期内的反复观测，“闪烁”能够告诉我们那些行星上的气候和天气情况。</p><p>　　作为一个私人和公共混合资金资助的独立任务，“闪烁”为天文任务开创了一个全新的模式。该航天器的结构是一个高分辨率的地球成像平台，它的设备将利用有现货供应的器件实现，并重复利用现有的软件来降低成本，提高可靠性。随着研究工作的进行，仪器设备将在年底完成，发射时间定在2019年。</p><p align="center"> </p><p>　　资助研究的机构包括15家英国研究机构和公司，资助单位的数量还在增加，希望开启一个系外行星科学研究的新时代，同时也证明小型、灵活和低成本科学项目研究的可行性。</p><br />