钱峰

人类寻找地外行星进而发现地外生命的愿望，在1999年4月，终于有了一点眉目。美国天文学家报告说，他们首次发现了已具雏形的外太阳系，有3颗行星正围绕类似太阳的恒星旋转。该外太阳系离地球约有44光年远。

不要把这3颗行星想像成与木星一般巨大且无生命踪迹的气体状行星，它们的环境状况类似于我们地球。自1995年以来，天文学家已发现了大约20颗木星般大的地外行星，除了我们太阳系有9颗行星绕太阳旋转外，我们还未发现任何恒星有一颗以上的行星绕其旋转的。

该外太阳系的第一颗行星，是于1996年被天文学家间接探测到的，它正绕仙女座γ星快速旋转(肉眼观测，两星距离很近)，每4.6天绕转一周。过去的几个月里，新的观测数据表明，还有两颗外围的行星也在绕γ星旋转，一颗绕转一周的时间为242天，另一颗为3.5年。

猎星者如果仔细研究它们的轨迹的话，那么他们不会一无所获。“这对我们来说是一种信号，表明约有1％的恒星不仅拥有一颗行星，或许还拥有自己的行星系统。据保守估计，在银河系约有10亿颗恒星拥有行星，只是那些小行星我们看不见，或还未及发现。”主持该探测活动的旧金山大学的杰弗瑞·玛西在哈佛——史密森尼安天体物理中心发表自己的观点时说。

事实上，类似的大行星的真面目还尚未被任何人见到过，科学家们只是通过恒星受行星引力影响而产生的运动现象发现其存在的。这些行星质量小的有地球的165倍，大的有地球的2350倍。天文学家只知道它们的质量，而对其表面特征、组成成分及生命产生的概率几乎一无所知。要发现极可能有生命存在的类地行星，必须拥有更复杂的技术手段，而这些技术手段目前还未获得。要探寻这类地外行星，至少需要数十年时间探测更遥远的星空。这些需要有数十亿美元的资金来支持。

玛西认为，这正是“类地行星发现者”望远镜的最终目标。而“类地行星发现者”望远镜正是NASA计划建造的用以探测地外行星的新型望远镜之一。如果设计制造成功，即可通过它的观测，或得出最振奋人心的结论，即类地行星上有生命存在；或可以发现，类地行星上无生命或生命极其有限，人类是宇宙间惟一的智慧生物。

3颗类地行星的发现，更加坚定了NASA负责人丹尼尔·戈尔丁的雄心。在过去的3年里，眼见政府对航天计划的财政预算愈来愈少，戈尔丁抢先推出了“起源计划”。他不仅要发现地外行星，还要探明地外行星的真面目，甚至探明地外行星有无生命存在。即使一无所获，他也要把NASA从开发利用太空船的日常事务中解脱出来，把公众的视线吸引到他的计划上。而他的计划则源自于科学幻想，要知道，科学幻想有时对科学本身有着巨大的影响力。

在戈尔丁雄心勃勃的计划出台之前，天文学家尚在讨论发现地外行星的可能性。戈尔丁信心十足地鼓励天文学家只要方法科学，目标是能够达到的。1996年1月，就在与木星一般大的外太阳系类地行星被发现之后，戈尔丁在美国天文学会会议上表露了自己的决心。他表示要从那时起，花上数年或数十年的时间，探明地外行星的细节，包括地外行星上有无海洋，有无云层。

听了戈尔丁的表露，科学家们面面相觑，有的甚至连连发笑。要实行该计划，那么我们望远镜的直径至少要有320千米，而且必须要在空间操纵，才能看清地外行星的真实面目。这就相当于在10光年之外使用该望远镜，才能看清地球上面积为美国得克萨斯州大小的地貌。要看清仙女座γ星系的行星，那就更不可能了。亚利桑纳大学负责大型光学望远镜实验的罗格·安吉尔认为，这简直连做梦都难以想像。对于离地球最近最大的恒星，如今的天文学家仅能勉强的分辨出其大气层的气体辐射及辐射范围，而要探测更遥远的星球状况，谈何容易。

“起源计划”开始之前，首先要调查距地球50光年之内的与地球最近的类似于太阳的50颗恒星的状况。在银河系，10万光年的范围之内，共存在有2000亿颗恒星，而这50颗恒星，是距我们地球最近的。帕萨迪那喷气推进实验室“起源计划”的负责人查尔斯·贝赫曼，发现全美有关的研究小组都在研制大型望远镜，不禁感叹道：“发现地外行星，从真正意义上说，真是一种艰难的历程。”

这就是说，目前还停留在图纸上的哈勃空间望远镜的继承者——新一代空间望远镜，也无法看清地外行星的面目。至2007年，新一代空间望远镜发射之后，它也只能观测最遥远星系内的恒星，也只能作为地外行星搜猎行动的辅助工具，以发现近距离恒星周围的星球尘埃组成情况，提出有否地外行星的可能性。新一代空间望远镜的主镜直径至少要有8米，其集光能力是2.4米哈勃空间望远镜的11倍。尽管其设计方案要在2年后才能定稿，但据认为，其镜面大致由薄型玻璃、镍或碳化硅泡沫材料等超轻材料制成。其镜面支撑结构一改哈勃空间望远镜的笨重而由开放型的超轻支撑物组成。1990年，哈勃空间望远镜的造价为20亿美元。据1996年的物价指数测算，新一代空间望远镜的造价为5亿美元，包括发射启动等费用在内，最多不会超过9亿美元。新一代空间望远镜的重量约为2.8吨，约是哈勃空间望远镜的1／4。最大的技术难题在于，其直径要比哈勃空间望远镜大，但重量要比哈勃空间望远镜轻，用以节约发射费用。

新一代空间望远镜的试制，促进了4年后将发射的另一个空间探测器计划的产生，该空间探测器可以直接观测地外行星，但其建造难度也更大。这就是所谓的“类地行星发现者”探测器。它由4个望远镜组成，每镜的直径在3.5米～4米之间。在飞行途中，以直线形式排列，其长度在90米以上。它可提供观测对象较宽较清晰的镜像。其镜像由尾部的空间飞行器接收，经整理后送回地球。该空间探测器预计耗资10亿美元。有了它，地外行星的镜像在红外区域将呈现一个清晰的圆斑。为了探寻地外行星上有无生命，可将其光线分解成光谱，以便发现地外行星大气层的特征。地球上有丰富的水、氧气、甲烷、二氧化碳，这就是具有生命活动的铁证。因为如果没有植物或动物作为补充，这些气体就不可能同时存在很长时间。假如在地外行星上也存在这种非均衡性，那么其生物存在的可能性就相当大。

“类地行星发现者”探测器建造过程中要克服的最大难题之一，就是如何避免炫目的光线。太阳的可见光亮度比地球亮100亿倍，就是在红外区域，也比地球亮1000万倍。发现恒星周围的一颗行星，就像在高速公路上，在炫目的光线下，发现远方车辆内司机口中叼着的一支烟卷。为减少炫目的光线，将使用一种干涉仪。这种干涉仪是1978年由美国斯坦福大学的射电天文学家布雷斯威尔发明的。布雷斯威尔发现，光线射到一块望远镜片上时，会发生光波反转现象，即波谷变成了波峰。这时利用第二块望远镜片，其光线的亮度就会被抵消。但在实践中，这种使光抵消的硬件是很难调校的，其调校的精确度应小于一个原子的直径，这在目前的实验室里都无法做到。地面实验成功之后，NASA将于2005年发射一枚名为“空间干涉使者”的绕地运行的试验性飞行器，用以这方面的空间试验。

2010年之后，如果“类地行星发现者”探测器探测到地外行星光谱中存在生命的踪迹，那么人类将发起最后的冲刺。那时，又一枚空间望远镜将升空，它将探测地外行星上的云层、陆地和海洋。如若“类地行星发现者”探测器一无所获，那么一切计划将会被放弃。只要地外行星出现在空间望远镜的镜像之中，科学界和公众的好奇将会促使制造巨型空间望远镜计划的诞生。美国亚利桑纳大学的天文学家安吉尔和伍尔夫对此已经有了设想，他们将设计一种巨型空间望远镜。该镜由独立的25块望远镜片组成，每面望远镜的直径可达40米左右，在320千米直径的空间范围内，排列成环状。该巨型空间望远镜在探测与地球同等大小的地外行星时，可发现地外行星表面480千米范围之内的地貌特征。伍尔夫认为，该巨型望远镜在设计上存在可行性，但对其制造技术尚一无所知。

NASA加速寻找地外生命的计划受到了许多天文学家的欢迎，但也有人认为该计划因太宏大而耗时费力。如美国威廉斯学院的天文学家帕萨卓夫就曾担忧，该计划一旦失败，则将徒劳无益。而公众会产生被欺骗了的感觉，并且我们会因此失去一些很好的科学计划。发现地外生命固然令人激动，但发现类星体、超新星、脉冲星等等，不也同样令人心动?

戈尔丁对这种挑剔持克制的态度。他说：“我想重申的是，人们应该展开想像的翅膀。如果你不抓住身边的机会，那么你就不可能获得突破，只能亦步亦趋、蹒跚前行。”

董兆惠 图