宇宙中還有誰

新的發現幾乎肯定我們在宇宙中並不孤獨。
來看我們如何尋找外星生命並嘗試與他們聯絡。
▲「突破攝星」計畫預想使用比太陽能強100萬倍的雷射,來把這些微型太空船以五分之一光速的速度推進。這幅插圖描繪了它們在距離地球4.2光年的比鄰星b周圍的樣子。(見58至59頁圖解。)「這並不是科幻小說,」史丹佛大學的柴克.曼徹斯特說:「不過就是工程學罷了。」
▲在智利的亞他加馬沙漠中,歐洲南方天文臺的甚大望遠鏡陣列射出電射光束。這些雷射製造出人造引導星,協助天文學家修正大氣亂流所造成的變形。這是少數能夠直接捕捉巨大系外行星影像的望遠鏡之一。

莎拉.席格在麻省理工學院(MIT)54號樓第17樓的辦公室,是麻薩諸塞州劍橋市最接近太空的地方。從她辦公室窗戶的一邊看出去,可以望見查爾斯河另一側的波士頓市區,另一邊則可看到比芬威球場還遠的地方。但在辦公室裡,她的視野可以延伸到銀河系和更遠的地方。
▲MIT天文物理學家莎拉.席格展示了加州帕薩迪納NASA噴射推進實驗室開發中的「遮星板」太空船模型。這架直徑超過30公尺的儀器在太空部署完成後,便能遮擋恆星發出的光。太空望遠鏡就能趁行星位在遮星板花瓣中間時,拍攝它的影像,並尋找上面可能有生命存在的證據。

47歲的席格是天文物理學家。她的專長是系外行星,也就是除了我們已知圍繞太陽公轉的那些行星以外,所有在宇宙裡的其他行星。她在黑板上潦草地寫了一條自行構思出的方程式,來推算在系外行星上偵測到生命的機率。在另一塊寫滿方程式的黑板下方,則是雜亂擺放的紀念品,其中有個裝了光滑黑色碎片的玻璃瓶。

「那是一顆被我們熔化的岩石。」席格解釋說,有些叫做「熱超級地球」的行星會非常靠近所屬恆星急速繞行,使得這些行星上的一年,以地球而言還不到一天。她說:「這些行星熱到可能有巨大的熔岩湖。」也因此,才有了這顆熔化的岩石。

「我們想測試熔岩的亮度。」

席格在1990年代中期就讀研究所時,人類還不知道有幾個小時便繞行恆星一周、或是幾乎得花上100萬年才繞完一周的行星;我們也不知道有行星是繞行兩顆恆星公轉,或是不繞任何恆星轉而在太空遊蕩的流浪行星。事實上,當時我們並不確定太陽系以外是否存在任何行星,而且針對行星提出的許多假設,最後發現都是錯的。在1995年發現的第一顆系外行星飛馬座51b,本身就是一個驚奇:這顆巨大的行星緊貼著恆星,繞行一周只要四天。
「飛馬座51b應該讓每個人都了解到,研究系外行星將會充滿刺激,」席格說:「那顆行星根本不應該在那個位置。」

現今我們已確認大約4000顆系外行星的存在,其中大多數都是由2009年發射的克卜勒太空望遠鏡發現。克卜勒的任務是要找出有多少行星繞著一小片天空中的大約15萬顆恆星轉動,那片天空的大小約莫是你伸直手臂後手掌遮住的範圍。但克卜勒太空望遠鏡的最終目標是要解開另一個更重要的問題:宇宙中,可能有生命發展的行星是很常見呢?或是少之又少,少到讓我們無望得知是否有另一個存在生命的地方?

克卜勒的答案很明確。行星的數量比恆星多,而且至少有四分之一的行星是地球的大小,而且位在所屬恆星的適居帶,也就是對生命而言不會太熱也不會太冷的環境。銀河系裡至少有1000億顆恆星,這就表示光是在我們的銀河系,就至少有250億個可能孕育生命的地方,而宇宙中有數兆個星系,我們的銀河系只是其中之一。

也難怪天文學家幾乎是以祟敬的眼光,看待去年10月燃料用盡的克卜勒太空望遠鏡。因為這具望遠鏡,我們對於有關生命存在的巨大謎團之一有了不同看法。地球之外有沒有生命已不再是問題,我們相當確定有。現在的問題是,我們要怎麼找到那些生命?

銀河裡滿是行星的這項發現,為搜尋生命的任務注入了新的活力。私人資金的湧入讓研究工作更加靈活、更加大膽。美國航太總署(NASA)也投入更多心力在太空生物學上。大多數的研究都聚焦於在其他行星尋找任何形式的生命跡象。不過,新目標、新資金,與運算能力不斷增進等前景,也鼓舞了數十年來搜尋外星智慧生物的行動。

對席格而言,加入克卜勒團隊讓她往畢生志向又邁進了一步:發現一顆繞行類太陽恆星的地球型行星。她目前的重心放在「凌日系外行星巡天衛星」(TESS),這是由MIT主導,並於去年發射的NASA太空望遠鏡。和克卜勒一樣,TESS尋找行星從恆星前方經過時(即凌日),該恆星光度會稍微變暗的現象。TESS能探測幾乎整片天空,目標是辨識出大約50顆像地球一樣擁有岩石表面的系外行星,之後再交由即將展開運行、功能更強大的望遠鏡來接手調查;第一個接手的便是NASA希望能在2021年發射的韋伯太空望遠鏡。
▲德州休士頓詹森太空中心內,NASA的韋伯太空望遠鏡在模擬太空極寒環境的巨大低溫室內接受測試。這具望遠鏡比哈伯太空望遠鏡強大很多,能夠探查足以讓生命發展的恆星、星系,與恆星系統的形成。

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.國家地理雜誌3月號/2019年第208期

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宇宙中還有誰?

國家地理雜誌

2019/3月號第208期