太空望远镜越来越先进 找到新地球只是时间问题

和《质量效应：仙女座》游戏中人物的使命相同，现在科学家们也一直努力为人类寻找新的家园。好消息是，随着太空望远镜技术不断进步，人类找到地球2.0只是时间问题。

2017年9月初，研究人员利用哈勃太空望远镜的数据经过计算发现，TRAPPIST-1星系周围7颗行星的表面可能存在水。TRAPPIST-1是今年早些时候发现的一颗表面温度极低的红矮星，大小与木星相似。

TRAPPIST-1位于水瓶座方向，距离地球40亿光年（长度单位，为9460730472580800米），算是我们的邻居了。天文学家是如何知道其周围的行星表面存在水的?太空望远镜能披露“其他地球”的更多信息吗?

系外行星

TRAPPIST-1周围的这7颗行星是利用中天法发现的。当系外行星穿越能在望远镜中观测到的一颗恒星时，恒星亮度会略有降低。望远镜记录到的光信号可以用来计算行星的质量和半径。这属于光谱学范围，哈勃、斯必泽和开普勒等功能强大的太空望远镜，能观察到系外行星穿过从紫外到红外在内的各种波长的波的情况。

有关TRAPPIST-1的最新发现，是通过探测紫外线实现的。高于一定强度的紫外线能破坏水分子。研究人员发现，由于紫外线强度高，内行星可能失去所有水分;外行星紫外线强度低，而且都位于宜居带内，因此存在河流和海洋。

X射线强度

大学物理系教授彼得·惠特利（Peter Wheatley）表示，“我们现在能对与地球大小相当的行星的环境进行研究，这是令人激动的。我们的研究结果表明，尽管存在相对强烈的紫外线和X射线，TRAPPIST-1星系内存在水，甚至是生命。”

虽然哈勃等太空望远镜取得了巨大成功，大量在地面建设的望远镜被用来印证太空望远镜的数据。

值得指出的是，部分TRAPPIST-1系外行星上存在水的结论，依赖于大量假设。为了有效地研究系外行星，天文学家需要功能更强大的太空望远镜。幸运的是，明年将有一台功能更强大的太空望远镜升空。

新哈勃?

运行27年后，哈勃太空望远镜将不再是人类观察宇宙视力最好的眼睛。

詹姆斯·韦伯太空望远镜大小是哈勃太空望远镜的2倍，将于2018年10月从欧洲航天局位于法属圭亚那的发射中心发射升空。詹姆斯·韦伯太空望远镜不是绕地球运行，而是绕太阳运行，在距离地球93万英里（约150万公里）处的拉格朗日L2点时能获得宇宙最清晰的图像。

詹姆斯·韦伯太空望远镜利用令人震惊的22米遮阳板和镀有黄金的铍反射镜——展开后达6.5米，是哈勃太空望远镜的3倍——探测来自宇宙最深远处的红外线，以更好地了解宇宙大爆炸。

它还将测量红外线，探测围绕遥远恒星运转的行星大气成分。其多个摄像头的能力也比哈勃太空望远镜要强大得多。不过，詹姆斯·韦伯太空望远镜距离地球太远，一旦出问题后无法进行维修。1993年，美国航天飞机航天员曾对哈勃太空望远镜进行维修。

如果一切正常，詹姆斯·韦伯太空望远镜将永久性地改变天文学，天文学家将首次能“近距离”地观察TRAPPIST-1星系的行星。

比詹姆斯·韦伯太空望远镜更强大的太空望远镜已经在规划中。WFIRST太空望远镜计划2025年发射升空，主要用于研究暗物质和暗能量，但也能用来研究系外行星的大气层。

能力更强大的太空望远镜

太空望远镜通常根据反射镜大小分级。哈勃太空望远镜反射镜大小是2.4米，詹姆斯·韦伯太空望远镜反射镜大小是6.5米。那么，我们为什么不建造更大的太空望远镜，研究系外行星是否有生命存在呢?

天文学家已经在这样做了，LUVOIR（大型紫外线和红外线勘测器）项目就是这样一项计划。与詹姆斯·韦伯太空望远镜一样，LUVOIR也在太阳轨道上运行，16米的反射镜远大于之前的太空望远镜。

LUVOIR尚未正式立项，即使立项，到发射升空也需要15至20年时间，但天文学家还在计划建设其他超大型太空望远镜。大学天文研究协会提议建造12米反射镜的高清太空望远镜，其目标就是发现地球2.0。

这些超大型太空望远镜可能采用埃隆·马斯克(Elon Musk)旗下SpaceX的猎鹰重型火箭发射。

地面望远镜不可低估

建在地面上的望远镜通常会受到云层和热空气的影响，由于地球的旋转，它们只有在部分时间能工作，但在发现地球2.0方面发挥着关键作用。虽然通常被用来印证太空望远镜的发现，但不要低估它们的作用。

因此，建设更大地面望远镜的竞赛也是如火如荼。巨型麦哲伦望远镜24.5米的反射镜将在智利拉斯坎帕纳斯天文台研究系外行星，欧洲南方天文台39米反射镜的欧洲超大型望远镜已经在建设中，将于2024年完工。

欧洲超大型望远镜将是地球上对宇宙进行观察的“最大眼睛”，其次依次是夏威夷的30米望远镜、位于智利的托洛洛山美洲洲际天文台的大型综合巡天望远镜。

后者反射镜大小“仅为”8.4米，但其3200兆像素的宽视角相机每个夜晚能记录15TB数据。

寻找地球2.0需要时间、望远镜和海量数据，但人类不会停下探索的脚步，现在的证据表明，技术将帮助人类找到地球的双胞胎。