利用太陽實現引力透鏡來尋找外星生命?科學家到底怎麼想的?

2020-12-05 遨遊世界科學

近日,在剛剛舉行的國際宇航大會上,有科學家提出了一個瘋狂的想法:利用太陽幫助我們檢測外星生命的存在!這一想法一經提出立即引起了巨大反響,太陽幫助我們尋找外星生命?真的可行嗎?

科學家進一步表示,如果人類能夠在太空中進行一些非常精細的操作,我們的太陽也許有一天能夠揭示是否有生命隱藏在一個遙遠的星球上。姑且不論這個壯舉的可行性,單就是它的目標就已經引起人類的重點關注:尋找外星生命,確認潛在的外星生命線索。因為自人類把觀測對象發展到星空之後,探索的目標已經成為了逐漸以尋找地球以外的生命跡象為主,人類急切地想要知道除了地球上的生命外是否還有別的星球存在生命,或者解開一個世紀謎題:我們是孤獨的嗎?

但是要想發現生命就必須確定生命存在的必要條件,包括液態水,氧氣等等,因為這些特徵是最有利於製造生命的條件。但科學家們擅長假設其他的非生命過程來創造生物特徵,這意味著就算在遙遠的星球上找到了這些特徵也並不能保證你已經發現了生命。

因此,科學家們可能想要用其他技術來鎖定一些生物特徵更加豐富的行星。來自麻省理工學院(Massachusetts Institute of Technology)的天文學家薩拉·西格爾(Sara Seager)上周在國際宇航大會(International宇航大會)一個名為「生命的宇宙之旅」(Life’s Journey Through the Universe)的小組會議上表示:「我們想找到一種方法,讓我們更接近我們所找到的宜居星球。但是我們現在確實沒有任何辦法做到這一點。」於是西格爾提到了解決這一難題的一種可能的辦法:設計可以用雷射束推動的微型衛星進行星際旅行,但是受到諸多條件的限制。於是西格爾提出另一種可行的想法是利用太陽作為引力透鏡來幫助我們尋找生命。

引力透鏡

所謂引力透鏡,其實和凸透鏡的原理大致相同,不過是在宇宙的尺度上觀測。引力透鏡效應是由阿爾伯特·愛因斯坦的廣義相對論所預言的一種現象,在一些大質量天體附近,時空會發生畸變,使光線在大質量天體附近發生彎曲,使得光線沿彎曲空間的短程線傳播,最終觀察者可以看見在空間上被大質量天體所遮擋的光源,簡單來說,引力透鏡效應就是當光在星系、星系團及黑洞等具有巨大引力的天體附近經過時,會像通過凸透鏡一樣發生彎曲,然後我們就可以看到這些原本被遮擋的天體或者星系。隨後根據變化了的光線在光譜外波段呈現的不規則程度,可以推算發光天體或者星系的年齡和距離。

實際上天文學家已經有了很多使用星系作為引力透鏡的經驗。不過這項技術的前提條件依賴於一個條件:那就是觀測者、遮擋物、發光源的精確排列。首先,觀測者也就是我們的視角是在地球上或地球周圍。其次是遮擋物,它必須是一個巨大的星系或星系團,只有一些大星系或者大星系團才有如此之多的質量以至於它的引力能夠扭曲光的路徑。最後一個發光源就是我們所要觀測的物體,比如一個遙遠的天體。因此當這三者排成恰好的位置時,科學家們就可以捕捉到更清晰的目標圖像。

因此,同樣的基本原理,西格爾表示可以用我們自己的恆星作為放大鏡,儘管這是一個完全不同類型的計劃,一個需要從一個完全不可思議的旅程開始的計劃。西格爾說:「我們不知道我們能否做到這一點。首先,我們必須繞著太陽彈射,加速到500個天文單位,或者說500倍於地球到太陽的距離。這個距離實在太遠了,相比之下,1977年發射的旅行者1號宇宙飛船是目前人類距離地球最遠的探測器,距離太陽僅僅只有150個天文單位。

不過不僅是距離的挑戰,引力透鏡的校準存在不確定性,前面說到了,我們必須保證三者(觀測者、遮擋物、發光源)的精確排列才有可能觀測到這一現象,說實話,這真的很難!但在尋找外星生命這樣一個開放性的探索中,每一種潛在的技術都有可能提高解開一個關於宇宙問題的可能性。

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