发信人: hot586()
整理人: 2sinxcosx(2003-09-26 22:02:56), 站内信件
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人类对地球的新认识(3)
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搜索太阳系以外的恒星系统与地外文明
银河系中已知的恒星约有1000亿颗，其中单个恒星大概500亿颗，与太阳相类
似的恒星大概有100亿颗。因而银河系中理应有许多类似太阳系的行星系和类似地
球的行星。
通过直接探测这些类太阳系的行星系和类地球的行星非常困难，用一架现有
的望远镜想既能看到恒星，又能看到其周围的行星是不可能的，因为恒星与行星
的光度相差太大，以太阳系为例，在可见光区，太阳与任一行星的光度差为107～
108倍，即使在红外区，也相差106倍。另外，恒星和我们相距太远，即使最近的
恒星也和我们相距4.3光年，造成角分辨率很低，用现代的技术和最好的望远镜，
都很难进行直接探测。
尽管直接探测很困难，但可以通过间接探测方法来寻找这些行星。
方法之一是，由于行星围绕着恒星旋转，所以它在旋转过程中有一段时间要
挡住恒星的光线，此时看到的恒星上有一黑点，恒星的亮度在整体上有所减弱，
这个过程称为"凌"。以太阳系为例，地球的凌日过程大概为半天，每年有一次，
太阳光变为9.4×10－5星等。通过行星凌恒星时恒星的光变时间、周期，可判断
是否存在行星。
第二个方法是，当行星绕恒星旋转时，恒星也会绕全系统质量中心转动，由
于万有引力的作用，随着行星绕恒星公转，恒星也会相应地向靠近行星的方向移
动，这个过程叫做"摄动"。因此，尽管看不到行星，但可通过恒星位置的改变来
判断是否有行星。然而这个改变非常小，若将太阳系放到35光年处，木星对太阳
造成的摄动也不过5×10－4角秒。
第三个方法是利用恒星的视线速度来探测行星，由于行星的摄动，恒星绕行
星系质量中心，沿我们的视线方向稍微有靠近和远离的运动。在恒星的光谱线上
就反映为向紫外端或红外端的偏移，即其视线速度有周期变化。目前的观测精度
只能检测像木星那样的大型行星。
第四个方法是利用脉冲星，即中子星（老龄的恒星，由于引力塌缩以后，形
成密度非常大的恒星，旋转得很快，发出周期性脉冲），通过计算脉冲到达地球
的时间，排除各种干扰因素，再用模型分解后则可得出是否存在行星。有两个天
文台各自观测脉冲星1275＋12，认为可能有三个行星，周期在25天至100天之间。
上述的间接探测，都会遇到变化周期很长，需要积累多年观测才能判定的情
况。例如，木星绕太阳的周期约12年，天王星约84年。尽管如此，有些天文台已
经从1987年开始观测，近年来也陆续有找到行星的报道，下一世纪将会有更多的
发现。
除间接观测之外，最好是提高观测分辨率，直接找到行星绕恒星的图象。美
国有个21世纪探测计划，在1990年建立了TOPS（Toward Other Planetary Syste
m）工作组。计划之一是通过地面的设备来搜寻木星类行星。在夏威夷建立口径为
10米的光学望远镜Keck I（现已建成）、Keck II及四个1.5～2.0米的望远镜组成
干涉仪，观测精度为10－4角秒。计划之二是使用中型空间设备，搜寻天王星类行
星，已提出三种空间光干涉仪，观测精度为10－5角秒，观测太阳附近100～1000
个星。计划之三是使用放置在月面或空间的大型设备，搜寻地球类行星，观测精
度为10－6角秒。
至于寻找地外文明，其概率更小，地球离太阳距离适中，稍近则来自太阳的
光和热太多，水将全部蒸发，稍远些则温度太低，使大气成分改变。另外，地磁
场和大气都保护着生物，所以，即使有许多行星系，也只有很少的行星能有生物
，而且相距甚远，即使有智慧生物也难以相遇。但是，搜寻地外文明将是人类文
明的一大创举。1992年，美国航空航天局（NASA）建立地外文明搜索（SETI）计
划,该计划尽管于1993年被美国参议院取消，但SETI研究所仍受私人捐款支持，2
1世纪可能再由NASA立项。SETI已建有分辨率很高的10亿通道的频谱仪，使用了大
型望远镜来搜索地外文明信号。1995年，SETI曾与澳大利亚合作，在NASA新的20
00－2020年计划中，仍有搜寻行星系与地外文明的计划。
1998年，建立空间站、重返月球和火星登陆计划，逐步现实化。月球、木卫
二、木卫四都可能有水，月球将是新的能源基地，月球表面土壤中丰富的氦3将是
新的能源，月球更是优异的天文观测基地，对下一世纪搜寻类地行星和地外文明
将有很大帮助。
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