目前智利北部正在建造欧洲极大望远镜(ELT)。它将让我们比之前的任何地面望远镜都能更好地观察银河系。它将带来的变革很难被夸大。ELT 的主反射镜阵列有效直径达 39 米。它会比以前的望远镜收集更多光,比哈勃太空望远镜清晰 16 倍。最近的一项研究表明,它计划在 2028 年上线,其结果可能会迅速且大量地涌现出来。
ELT 最强大的功能之一是能够从系外行星的大气中捕捉微弱的大气光谱。通常是在行星从我们的有利位置经过它的恒星前面的时候进行这一操作。有一小部分星光会穿过行星的大气层到达地球,通过对吸收光谱进行分析,我们就可以确定行星大气中包含哪些分子,比如水、二氧化碳和氧气。詹姆斯·韦伯太空望远镜(JWST)已经成功收集了几颗系外行星大气方面的数据。
但有时我们所收集到的过境数据存在不确定性。比如,JWST 在 TRAPPIST - 1 系统的行星上探寻大气层时,看上去行星 b 和 c 是没有空气的,然而数据还不足以将大气层的存在排除掉。或许存在稀薄的大气层,其光谱线太过暗淡,致使 JWST 无法对其进行观测。ELT 更高的敏感度理应能够解决这个问题。
令人兴奋的是,ELT 不但能够收集凌日系外行星的光谱,而且还可以借助反射的星光来收集非凌日系外行星的光谱。为了明确 ELT 的强大程度,这项新研究对几种情况的结果进行了模拟。他们将重点置于围绕红矮星附近运行的行星上,因为这类行星是最常见的系外行星类型。他们研究了四个测试案例,包括一个富含水且有光合植物的非工业地球,一个生命刚开始蓬勃发展的早期太古宙地球,一个海洋已蒸发类似火星或金星的类似地球的世界,以及一个有生命但尚未形成复杂生命的前地球。研究小组为了进行比较,还考虑了海王星大小的行星,这些行星的大气层应当要厚很多。
这个想法旨在探究 ELT 是否能够分辨不同的类地世界,其中更为关键的是,这些数据是否会导致假阳性或假阴性的情况出现。即一个没有生命的世界看上去像是有生命的,或者一个有生命的世界看上去却很荒芜。通过他们的模拟,作者察觉到我们应当能够对附近的恒星系统进行清晰且准确的区分。最近的恒星比邻星,我们观察 10 个小时就能在类地行星上发现生命。海王星大小的世界,ELT 大约一小时内可以捕获行星光谱。
因此,如果在附近的恒星系统中有生命存在,那么 ELT 有能力探测到它。或许在短短几年内就能找到人类历史上最为伟大的那个问题的答案。
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