開普勒太空望遠鏡退役，未來何去何從

這幅插圖描繪的是開普勒太空望遠鏡從太陽系中穿行的情景。

插圖：NASA

撰文：NADIA DRAKE

地球最珍貴的行星探測器之一、美國宇航局的開普勒太空望遠鏡退役。昨天，美國宇航局宣布，開普勒在歷經近10年的探測後，燃料耗盡。現在，這顆探測器將會進入地球尾隨軌道（Earth-trailing orbit），繞太陽運行，但與地球的距離將永遠保持在160萬千米之外。（譯者註：地球尾隨軌道與地球公轉軌道接近，但該軌道上的物體運轉速度比地球公轉軌道稍慢。）

「美國宇航局獨創的行星探測器、開普勒太空望遠鏡已經耗盡了燃料。」美國宇航局天體物理學部部長Paul Hertz在昨天的新聞發布會上宣布，「這並非意外，它標誌著開普勒探測任務的終結，標誌著科研數據收集的終結。」

即使說開普勒顛覆了我們對宇宙的理解，也一點都不過分。因為它讓我們看到了夜空中的每顆恆星周圍幾乎都有系外行星，而其中五分之一的系外行星的體積和軌道與地球相似。換言之，開普勒讓我們知道，行星是恆星形成過程中普遍的而非偶然的、可能性很低的結果。（在眾多系外行星中，開普勒可能還記錄下了第一顆人類已知的系外衛星。）

「多虧了開普勒留下的驚人遺產，我們如今才知道其它恆星周圍宜居帶內的小型行星其實非常眾多。關於系外行星研究的未來前景非常廣闊。」美國華盛頓大學的Victoria Meadows說道。

如今，人類探尋行星最敏銳的「眼睛」已經關停，天文學家們必將忙於整理、理解它所收集的巨量數據，籌劃新的探測任務，設計新的設備。藉助下一代行星探測器，科學家的關注重點將放在描繪這些系外行星的特徵。

「我們將以史無前例的精細程度來描繪這些系外行星的成分，從其內部到大氣層邊緣都不放過。」美國加州理工學院的Jessie Christiansen說道，「開普勒揭開了行星多樣性及我們周圍行星系統的面紗，現在到了該真正探索它們的時刻。」

碩果累累的探測任務

開普勒探測器2009年升空後，盯著北方的一片天空長達4年，尋找系外行星從恆星面前經過時產生的短暫光線變化。它在這片星空里發現了大約2300顆確認的行星，證明了此類天體普遍存在，證明了行星很少孤立存在，並且證明了宇宙中生長著異常繁多的奇特的、令人意想不到的星球。

然而，2013年，開普勒探測器的一個關鍵部件損壞，使其無法繼續目不轉睛地盯住同一片星空。科學家並未將其關閉，而是讓它啟動另外一組觀測，交替旋轉地觀測50多萬顆恆星以及我們周圍的諸多行星。這就是K2探測任務的一部分。

但是，近幾年來，開普勒一直在超期服役。探測任務的管理者們很清楚它的燃料即將耗盡，而且無法再為它「加油」。開普勒探測器在兩周前就已經停止觀測，地麵糰隊儘力取回了它最後的觀測數據。

美國宇航局艾姆斯研究中心的Charlie Sobeck說：「我們儘可能地收回了每一丁點數據，並將其安全傳回地面。最後，我們沒有浪費一滴燃料去做其它事。」

發掘開普勒的數據

儘管開普勒將不再向地球回傳數據，但它留下的數據寶庫仍然有待發掘。從最初的開普勒星空觀測任務，到後來的K2觀測任務，共計9年的觀測數據亟待科學家們潛心研究，努力理清人類迄今為止最大規模的行星普查。

這其中的一位科學家就是美國夏威夷大學的Lauren Weiss。她所主導的科研項目致力於審察一百顆開普勒恆星周圍的行星，確定行星質量和軌道、恆星系統整體的架構，以及行星處在當前位置的原因。

她說：「這是唯一一種方式來確定我們的太陽系整體是否普遍存在：先完全描繪出行星系統的內部組成，然後，將這些行星與尚未發現的系外行星作比對。」

尋找鄰居

科學家稱，我們已經知道太陽系只是數十億個星系中的一員，現在就該真正去了解這些遙遠的星球。我們不應該只停留在統計學層面，更應該弄清它們的成分、它們的歷史。

美國加州大學伯克利分校的Courtney Dressing說：「開普勒已經告訴我們地球大小的行星其實到處都有。現在是時候搜尋附近恆星的宜居帶，尋找離我們最近的鄰居了。」

目前，美國宇航局的TESS（凌日系外行星勘測衛星）正在探測周邊20萬顆恆星，尋找最明亮、最適合的行星來確定其特性。將來，這類特性描述工作將會藉助於即將升空的詹姆斯韋伯太空望遠鏡或者其它正在設計的巨型地面望遠鏡，比如歐洲極大望遠鏡、大麥哲倫望遠鏡或三十米望遠鏡。

Christiansen介紹說，未來的設備將使用能遮住恆星光的特殊濾鏡，可以幫助人類直接獲取系外行星的圖像，並在它們上面尋找生命跡象。但目前來看，已經有足夠多的有趣探測結果讓科學家們忙在其中了。

Christiansen說：「現在，我們還在使用哈勃和斯皮策太空望遠鏡來研究系外行星的大氣層。我們幾乎每時每刻都有有趣的新發現。」

美國耶魯大學的Debra Fischer說，我們深入研究系外行星大氣層的一個主要動機，就是搜尋地外生命的跡象，這其中就包括外星雲層中可能存在的生命信號。

眼下，我們的設備還不足以輕易找出此類潛在的線索。不過，能夠探測這類信號的幾個探測器已經在設計當中，比如HabEx望遠鏡和LUVOIR望遠鏡。它們將能夠篩選出來自遙遠行星的光線，通過光譜分析，讀出這些行星的化學成分。

Fischer斷言：「系外行星光譜學，成敗在此一舉！」

（譯者：Mike-gao）

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