竊聽外星文明：凌星分光掃描系外行星大氣

文章來源：天之文微信公眾號

我們在宇宙中孤獨嗎？為了回答這個問題，在過去的幾十年里，天文學家使用一系列的手段來搜索宜居行星，還有地外觀測者的蹤跡——到現在為止，他們並未取得成功。來自德國哥廷根(G?ttingen)馬克斯·普朗克太陽系所以及加拿大麥克馬斯特(McMaster)大學的研究者稱，也許直到現在，搜索策略才得到了優化。他們提出，未來的搜索應該聚焦於一個天區，遠方行星系中潛在的觀測者在這裡可以注意到地球每年一度的凌日。

當行星從主星前方通過時，會導致主星微弱而短暫的減暗。取決於行星的尺寸和儀器的靈敏度，這一所謂的凌星現象可以被測量到。實際上，如今我們已知的大多數系外行星都是使用這樣的凌星手段被發現的。一種類似的方法——凌星分光可能能夠讓未來的天文學家掃描系外行星的大氣，發現暗示生命存在的氣體線索。

日食：當地球從太陽前方通過時，它會阻擋一小部分陽光。太陽系之外潛在的觀測者可能會探測到太陽由此的減暗，並研究地球的大氣。這種凌星方法幫助我們發現了如今已知的2000顆系外行星中的大半。圖片版權：NASA/Axel Quetz (MPIA)

作為第一步，兩名研究者辨認出了天空中的一個區域，其中的觀測者可以在距離日面中心不到半個太陽半徑處看到凌日現象。具有如此視角的潛在系外行星系全部位於天空中的一個窄帶(也就是地球環繞太陽的軌道在天球上的投影，即黃道)內。這一帶狀天區的面積只相當於全天的千分之二左右。

來自馬普太陽系所的勒內·海勒(René Heller)解釋說：「這一搜索策略的關鍵在於，它將搜索天區限制在了天空中很小的一個區域之內。因此為了了解是否存在業已發現地球的地外天文學家，我們可能只需不足一生的時間。他們可能已經發現了地球上允許生命形成的大氣，並開始與這裡的人類取得聯繫。」

對於地外生命來說，並非每顆恆星都同樣宜居。恆星質量越大，它的壽命就越短。然而較長的恆星壽命被視作高能生命發展的先決條件。因此研究者編纂了一份星表，其中的恆星不僅位於有利天區內，還有較大的概率具備進化的生命形態，也就是智慧生物。研究者整理出了82顆符合這一標準的鄰近類太陽恆星。這一星表現在為SETI搜索提議充當著直接目標。

窄帶：這張插圖描繪了凌日帶的位置，身居其中的遠方觀測者可以看到從太陽前方通過的地球。圖片版權：Axel Quetz (MPIA) / Axel Mellinger, Central Michigan University

但是天文學家遠遠還沒有了解銀河系中的每一顆恆星。恆星越遙遠，它的星光看上去就越暗淡。而小且壽命尤其長的恆星也尤為暗淡。為了估計這82顆鄰近恆星之外還有多少恆星身居地球的凌日帶內，海勒與加拿大同事拉爾夫·普德利茲(Ralph Pudritz)將天球投影到了銀河系恆星密度模型上。結果是，大約10萬顆鄰近恆星可能擁有宜居行星，其上的居民可能已經發現了我們，並嘗試與我們取得聯繫。

歐洲空間局預計於2024年發射的PLATO望遠鏡可能能夠發現其中的部分行星。來自馬普太陽系所的勒內·海勒也參與了這一計劃。PLATO將使用凌星法發現明亮恆星周圍的小型行星，其中的一些可能與地球類似。

海勒補充說：「PLATO甚至可能探測到凌星的系外行星，其上可能的居民或許可以看到地球凌日的過程。這樣瘋狂的視角可以讓我們與他們都有機會藉助凌星手段研究彼此的行星。」(原文標題：Eavesdropping on aliens；編譯：Melipal 編譯版權所有，未經許可請勿轉載)

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