韦伯望远镜：观测另一个太阳系|James Webb Telescope

要想找到外星生命，最有可能的就是两个地方，第一个就是太阳系以内的很多卫星，因为在他们的地下已经发现了巨大的海洋世界。第二个可能存在外星生命的地方就是太阳系外行星，而且寻找卫星生命也是在外部的工作计划范围之内。截止到2022年3月，已经发现了太阳系外行星是4940个，韦伯望远镜在第一年也将会在他们当中挑选，最有可能存在生命的星球进行观测。

今天我们就继续来说外5万镜在第一年寻找外星生命计划的第二部分，也就是太阳系外行星，要想找到太阳系以外的生命，不但要找到太阳系外行星，更重要的是要找到正确的太阳系外行星类型。

比如说在我们之前说过的热木星上就很难找到生命，因为这是一种气体星球，根本就没有岩石的表面，而且距离太阳又非常近，温度可以达到几千摄氏度，所以寻找外星生命最理想的星球就是和地球一样的岩石行星，而且这个星球最好是在宜居带以内，这样它的表面就有可能存在液态的水，这也是地球上生命存在的前提条件，但是理想和现实之间永远都是有差距。

按照目前的观测技术水平，还有观测方法，能够找到的太阳系外行星，要么就是距离太阳非常远的冰雪世界，要么就是和木星一样体积非常大的气体行星，再或者即使是找到了岩石行星，因为和恒星的距离实在是过于接近，这里已经是遍地岩浆。实际上在已经发现了4940颗太阳系外行星当中，和地球相类似的岩石行星数量非常的少，只有186个，所占的比例也只有可怜的3.7%。但在他们当中有一个星系是非常的特别，在这里不但是有岩石行星，而且数量还不是1个有可能是7个，这个星系当然已经成为了韦伯望远镜第一年的一个重点观测目标。

在普通观测者的计划当中至少有三个项目都是和这个星系有关，对于这里有一个天文台名字叫，这个名字其实是一个英文首字母的缩写，在2016年天文学家利用这个望远镜对水瓶座方向的一颗星星进行观察，这是一种质量比较小，而且温度和亮度都比较低的恒星，名字叫红矮星。

天文学家在对这颗星星观察的过程中，发现这颗星星的表面亮度呈现了周期性的有规律的变暗，因为当时正好是有行星在他的表面穿越，然后通过分析数据发现是有三颗行星在围绕这颗红外星旋转，所以后来为了纪念他们的发现，就把这颗恒星以天文台的名字命名为该佩斯曼，这颗红矮星和地球的距离大约是40光年，如果和我们的太阳相比，它的体积是非常的小，半径大约只有太阳的11.5%，这种体积也仅仅比木星多一点点。

在他的周围发现了三颗行星以后，来自世界各地的天文学家也开始使用各种各样的，望远镜对这个星系进行更加详细的观测，这其中就包括了美国的斯贝茨太空望远镜，最终发现在这个星系当中旋转的并不是只有3颗星星，而是有7颗他也是所发现的第一个和太阳系非常类似的星系，这几颗行星不但在体积上和地球都非常的相似，而且在组成成分上有可能和地球也是一样的，都是延时情形。

如果和太阳系相比，川贝斯万的7颗行星和它们太阳之间的距离都是非常的近，它们当中即使是和太阳距离最远的一颗行星，它和自己太阳之间的距离也只有水星和太阳之间距离的1/6，也正是因为和太阳的距离非常近，这些行星的旋转周期也是非常短，其中最短的时间只有一天半，而最长的时间也只有18天，那么同样是因为和太阳的距离非常近，所以猜测它们当中的大部分或者全部很可能像地球的月亮一样被潮汐锁定。

如果这种猜测是真的，那就意味着在这些行星上环境的差异将会是非常巨大。因为在这里将不会有太阳的东升西落，在面向太阳的一侧将永远都是白天，而且可能将会非常炙热，而在背上太阳的一面正好相反，永远都是黑暗，而且可能将会非常寒冷。实际上这几颗行星不但是和他们的太阳非常近，而且他们之间也同样是非常近。假如有一天我们有机会能够站在其中一颗行星上的话，将会在天空当中非常清楚的看到其他的行星，他们当中有的看起来会比地球的月亮大，有的看起来会比地球的月亮小，相信这将是一个非常美的画面。

虽然这些行星是非常接近他们的太阳，但是由于他们所围绕的红外星温度比较低，所以在这些行星上面仍然是有可能存在液态水。

但是在每一个星球上，水的具体存在形态可能要取决于很多条件，比如说在离红外星最近的星球上，水就有可能是以水蒸气的形式存在，而位于中间的几颗行星就有可能存在液态水，在离红外星比较远的行星上水就有可能是以冰的形式存在。

在这7颗行星当中是有3颗位于星系的一具带以内，所以在他们的上面出现液态水的概率也是最大。在2016年拉萨使用斯杯在太空望远镜对川贝斯万星系连续观察了21天，并且记录了每一颗行星在红矮星表面穿越时所引起的亮度的变化。通过观察这种亮度变化发生的频率，就可以计算出每一颗行星的旋转周期。而且根据红眼睛变暗的程度，也是对每一颗行星的质量还有体积进行了估算。所以通过地面望远镜和太空望远镜的联合观测，我们对这7颗行星的基本情况已经有了一定的了解。

在这个惊喜当中，离红海星最近的一颗行星是叫柴佩斯湾币，它和红矮星的距离只有170万公里，如果和太阳系对比的话，离太阳最近的水星和太阳之间的平均距离是5,800万公里，所以他围绕红外星旋转一周的时间只有36个小时，也就是说这个行星一年只有一天半，对于这个星球的一种猜测就是它的表面有可能和金星一样覆盖着浓厚的大气层，而且它表面温度可能会非常热，有可能比金星还要热，所以在这个星球上可能就是一个岩浆的世界，这个惊喜内的迪亚克行星就是川佩斯湾c他围绕红爱卿旋转一周的时间只有2.4天，哈勃万镜就曾经拍摄到揣配速弯b和1c同时穿越红外星的瞬间，前后的间隔只有几分钟，猜测在这个星球上也是拥有浓厚的大气层，但是要比关闭的浓度低，所以在这颗行星上也可能是一个高温世界，距离湾c90万公里就是行星travis one d它的体积相对来说会稍微小一点，质量只有地球的38%，对这颗行星也是有很多种猜测，因为它很有可能是被朝奇锁定，如果这个星球是有浓厚的大气层，通过空气的对流就可以将热量带到背向太阳的一侧，那么在这个星球上就有可能存在液态的海洋，但是如果在这个星球上并没有大气层的保护，即使它上面是有水的存在，在面向太阳的一侧也会被完全蒸发，而在背向太阳的一面就有可能是冰雪世界，但是在白天和黑夜的交界处还是有可能存在液态的水，所以大气层的状态会对整个星球产生非常重要的影响。

下一颗行星就是川贝斯湾e但是7颗行星当中唯一一个比地球密度高的星球，而且从现在开始已经进入了整个星系的一去弹之内。这颗行星围绕太阳旋转一周需要地球上的6天时间，他也被认为是所有行星当中和地球最像的一颗行星，它在大小密度以及接受太阳的辐射方面都和地球非常的相似。所以这个星球是目前所发现的，有可能存在外星生命的太阳系外行星之一下。

一颗行星是Travis1f它也是一颗位于一具带以内的星球，它和红外星的距离是570万公里，旋转一周需要9天时间，虽然他也是在宜居带以内，但是按照他所围绕的红海星的温度，这个距离还是稍微有一点远，所以猜测在它的表面应该是比较寒冷，但是和之前所提到的行星一样，只要条件合适的话，在它的上面也是有可能存在液态的水。

这张图就是科学家根据现有的观测数据所想象的，川贝斯湾艾弗上面存在液态水的景象，科学家也同时想象了，如果我们有机会从川贝斯湾f上面飞越的话，红矮星以及它前方的行星看起来就是这个样子。接下来的一颗行星就是柴佩斯湾之翼，它的体积会稍微大一点，重量是地球的1.3倍，他和红海星的距离已经达到了700万公里，旋转一周需要12天时间。在这种距离表面存在液态水的可能性已经非常低了，整个星系的最外一颗行星是川贝斯，湾h它也是一个体积比较小的星球，质量只有地球的1/3，他和红外星的距离已经超过了900万公里，全这一周已经超过了18天时间。

而在这么远的距离也就意味着即使它上面有水也将会是一个非常寒冷的冰雪世界，其实我们现在对这7颗行星的了解还是非常的有限，所以接下来进一步的观测任务就要交给外无，望远镜他也同样是会利用星球在穿越恒星表面时的瞬间，对这7颗行星的数据进行更加详细的观测。

当一颗行星在穿越恒星表面时当中会包含很多的信息，并不仅仅是引起亮度的变化，比如说恒星的体积越大，它所遮挡的面积也就会越大，所以根据亮度的变暗程度，就可以推算出这颗行星的大小。同时再根据这颗行星的引力，使恒星位置发生偏移的程度，就可以计算出这颗行星的质量。那么在有了质量和大小的数据以后，我们就可以估算出这颗行星的密度，从而就可以知道这颗行星到底是岩石行星还是气体行星。

除此以外，外保眼镜将重点观测的就是这些行星大气层的状态，对大气层的观测也同样是在行星穿越恒星表面时进行。首先就是要观测大气层的厚度，半望远镜所使用的方法就是通过不同的波长来观察穿越的过程，因为在行星大气层中的每一种化学成分都会吸收特定波长的光，所以阳光在经过行星大气层以后，有的频率就被吸收，有的频率就被反射。所以如果用被吸收比较多的频率来观察这颗，行星它的体积就会变小，然后通过比较不同频率之下，行星体积的变化，也就可以知道它大气层的厚度。

第二个任务就是要确定大气层的化学成分，也还是因为不同的化学成分会吸收特定波长的光，所以只要通过光谱分析找到消失的光的频率，就可以知道大气层当中到底都有哪些成分。如果我们把所有的这些信息都放到一起，科学家就可以绘制出行星大气层光谱吸收的曲线，然后也就可以做出模型，显示出星球大气层的密度厚度还有化学成分，进而也就可以推测这个星球是否具有适合生命存在的条件。其实要想真正找到外星生命，需要很多望远镜一起工作才有可能完成。