凌日法是什么原理?人类有哪些探索外星的方法?

发布网友发布时间：2022-07-05 19:50

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热心网友时间：2024-01-06 15:28

经常在这个频道里说起开普勒号（Kepler）进行的任务以及它通常使用凌日法（transit method）探索系外行星。也就是说，每当一颗行星位于恒星前，并与之排成一排，刚好挡住其光线，我们就可以用像开普勒号这样的光度计探测到光度的下降。

图解：开普勒号（图源：CBS News）

我们也可以通过地面望远镜探测，事实上，我们现在正在用塔比之星（Tabby’s Star）进行探测，它目前正陷入一个特别深的骤降中，截至昨晚，大约下降3%。

图解：2009年开普勒号从塔比之星发现光度骤降，有可能为外星巨型结构（图源：The Planetary Society）

但是对于恒星凌日，你可以做更多相关的事情。只要有足够强大的望远镜，你就可以通过光谱学研究行星大气层。我们已经用现有的设备做了一些这样的工作，但随着在未来几年内下一代超级望远镜的上线，这将成为系外行星研究的一个关键领域，甚至可能让我们通过对行星大气层的研究来探测有复杂生命存在的行星。我们甚至可能会用这种方法找到地外文明存在的证据。但这也可以从另一个角度来思考这件事。如果我们在研究宇宙中的系外行星凌日，那么外星的科学家也可能会做同样的事情，这似乎是很合理的。这也是一个特别强有力的方法供外星人发现地球，因为我们大气层的组成已经被生命影响了几十亿年了，这一点请看我的视频《外星人能探测到我们吗？》，在本视频的结尾画面中有更多与之相关的内容。

图解：超级望远镜（图源：Universe Today）

简而言之，任何银河系中的外星文明，如果恰好能看到地球的凌日，并且设备足够好，很可能知道这个星球上有生命。他们可能不知道地球上有文明存在，事实上，他们很可能不知道，因为我们的科技存在的证据，比如说无线电，过去并没有太多时间在宇宙内传播。但如果有地外文明知道地球上有生命存在，他们可能会考虑向我们发出信息，这就意味着，能看到地球凌日的行星可能是特别好的SETI计划（Search for Extra Terrestrial Intelligence）探索目标。

图解：SETI探索地外生命；（图源：Vox）

但是，哪些恒星系统，特别是近距离的或值得注意的恒星系统，可能能够看到地球或太阳系中其他行星凌日呢？这个问题在R.威尔斯（R. Wells）及其同事一篇论文中得到了解答，链接在视频下面的简介中。他们指出，我们从未见过另一个地球，即一个位于恒星的宜居区内的岩石行星，其似乎很有可能蕴藏着与我们相似的环境条件。换句话说，我们还没有发现一个系统，可以供我们探索到一些无线电信号，那些无线电信号位于天空中的某一区域内，并且通过那些信号可以得知地球凌日。

然而，68颗已知的系外行星确实位于我们的视线范围内，我们至少可以看到一颗太阳系行星凌日，而其中有9颗行星可以看到地球凌日。不过，这些都不是孕育生命的候选人。但值得注意的是，我们会错过银河系中的大多数系外行星，因为它们的排列方式让我们无法看到它们凌日。还有其他的方法可以探测到系外行星，比如说通过它们对其母恒星的引力效应，的确有人可能正在研究和琢磨太阳的摆动，试图弄清楚到底有多少行星绕着它运行。尽管如此，开普勒还是发现了大量的系外行星，在相对狭小的一片天空中，从我们的角度看，它们排成一排准备凌日。或许其中之一恰好凌日，正回过头来看着我们，对这个充满氧气的奇怪小世界感到好奇。也许有一天，他们会向我们打招呼问好。

图解：开普勒号新发现的41颗凌日行星（图源：eoPortal）

最后，有件事要宣布。在这个月底，我和艾萨克·亚瑟（Isaac Arthur）会有一个分为两部分的合作作品，这也是很多人询问想看到的。我们商议并选择了“提升（uplifting）”这一主题，即你可以通过生物或技术上的增强，让一个物种变得更聪明。这个主题已在科幻小说中涉及，其中最明显的是大卫·布林（David Brin）和H.G.威尔斯（H.G. Wells）的作品，但这个概念还有很多其他方面没有得到很好的探讨，特别是在地外生物学方面。