“寻找宜居行星，NASA在行动”

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葵形的星影( starshade )为wfirst遮挡恒星的光线，集中观测周围的行星。 图片来自互联网

面对地球毁灭的危机，人类移居新家，外星文明飞过光年的距离访问地球，这是科幻小说中常见的情景。 人类能去哪里？外星人从哪里来都成了困扰无数天文学家的难题。 找到与地球相似的适合人类生存的行星，是解决这个难题的第一步。

日前，美国国家航空空航天局( nasa )在何处寻找适合居住的行星，并在评估行星是否适合居住方面取得了突破。 人类离找到真正能够孕育生命和文明的系外行星又近了一步。

应该居住的行星范围大幅缩小

什么行星上有可能存在生命？ 此前，科学家将恒星周围温度适宜形成液态水空之间的区域定义为可居住带，其中的行星具备产生生命的基本条件。 但是，这个条件只适用于最基本的单细胞生物，和人类等高等动物不可同日而语。 该住的比该住的难。

最近，位于加州大学河滨分校的nasa天体生物学研究所代替地球科学研究小组在《天体物理学杂志》上写道，考虑到二氧化碳等气体的浓度，在大部分可居住带空之间无法满足高等动物的生存需要。

研究人员利用计算机模拟了不同行星的大气气候和光化学反应。 以二氧化碳为例，可居住带中距离恒星较远的行星，气温在冰点以上是必要的，但其浓度过高会变成致命的有毒气体。 只有这样才能充分评价。 对人类等高等动物来说，可居住区不到可居住带的三分之一。

更重要的是，一些恒星系统不存在可居住的地区。 例如，太阳系的两个邻居，半人马座，由于旁边的星星和trappist-1等温度低、亮度暗的恒星发出的紫外线照射，周围行星的一氧化碳浓度过高。 这个行星上可能存在微生物，但决不会成为人类和高等动物的栖息地。

迄今为止天文学家发现了4000多颗系外行星。 这个发现提供了决策，决定应该更详细地注意这些行星的哪一个做法。 克里斯托弗·哈德说。

星影计划提高观测精度

人类的航天器还不能探测任何系外行星，只能用天文望远镜观测。 要弄清楚行星是否适合居住，我们需要得到行星大气的光谱新闻。 对于地球这样的岩石行星，唯一可靠的方法是直接成像。 但是，由于恒星的亮度经常是行星大气层反射光的数十亿倍，观测系外行星将面临周围恒星光的强烈干涉。

为了应对这个难题，美国航空航天局开了一个脑洞。 首先，计划在20世纪20年代中期发射广域红外测量望远镜( wfirst )，主镜直径达到2.4米，专门用于行星拍照。 此外，nasa旗下的喷气推进研究所( jpl )与系外行星探索计划( exep )共同开发了一艘叫做星影( starshade )的宇宙飞船，为wfirst遮挡恒星的光线，专心观测周围的行星。

如何将星影、wfirst和目标恒星在太空中精确地连接成一条直线，使星影的影子正好投影在wfirst的镜头上？

根据jpl月11日发表的声明，星影、wfirst之间的距离为20000 40000公里，约为3倍的地球半径，两者位置的横向误差必须保持在1米以内，非常精密。 jpl工程师迈克尔·伯顿说，饮料杯垫在100公里的距离上加上橡皮，相当于偏差小于1毫米。

为了实现这一点，伯顿为wfirst开发了一个计算机程序，以弄清星影的位置是否准确。 另外，jpl工程师蒂博尔·弗林诺瓦等人开发了一种控制算法，依靠伯顿程序提供的新闻来控制星影推进器的开关。

jpl认为，利用自动传感器和推进器控制，两个航天器维持着超过地球直径尺度的完全对准。