■ 李有观

在大家眼中看来,现在的宇宙中只存在一个地球。但是过不了多久,可能会出现一个新地球,接着又出现一个。

人类用了数千年的时间来研究地球,又用了几个世纪去探索与地球相邻的行星,直到现在,每星期都有新的世界被发现。迄今为止,天文学家确定的围绕其他太阳系旋转的行星已经有370余颗。许多人感到好奇,以至于对英国生物学家约翰·波顿·霍尔丹的名言深信不疑:“宇宙不仅比我们想象到的更奇妙,甚至比我们想象不到的更奇妙。”

在距离地球260光年的地方,有一颗形状类似伊卡洛斯(古希腊神话中的人物,拥有一对蜡制翅膀) 的“热土星”,它围绕着自己的恒星飞速旋转,其旋转一圈的时间不到3天;而另一颗远在150光年之外的“热木星”却几乎被烤焦了,其高层大气向外喷发,形成一个庞大、状如彗星的尾巴。还有三颗暗无天日的行星一直在围绕一颗脉冲星旋转,而这颗昔日耀眼的、巨大的脉冲星如今的大小就像一座城市,围绕着原子核高速旋转。除此之外,还有无数身世不明的星体不是被太阳吞噬,就是被自己的系统抛弃,成为游荡在永恒黑暗中的“无家可归者”。

专家们希望在这些宇宙怪物中寻找到这样的行星:与地球相似,距离自己的恒星既不太远也不太近,恰到好处,以便维持人类所知的生命。但是这样的行星尚未被发现,大概是因为它们太不显眼了。要知道,想在耀眼的星光中发现一颗渺小而且暗淡如地球的行星,就像在烟花齐放的时候找到一只萤火虫;同样,要检测其对恒星产生的引力作用,就像在呼啸的旋风中聆听蟋蟀的鸣叫。但令人高兴的是,天文学家借助新技术正在快速地接近这一天:发现新的地球,找到生命迹象。

已经拍摄到的太阳系以外的行星有11颗,它们体积大,亮度高,处在远离自己恒星的合适位置。其余大部分行星已经被光谱多普勒技术探测到,通过星光分析得到的证据显示,它们的恒星正受到其行星引力的轻微推拉。近年来,天文学家对多普勒技术进行了改进,现在他们能够探测到恒星每秒1米的位置变化,这相当于人步行的速度。然而,采用这种技术虽然足以探测到运行在大轨道上的巨型行星或者距离恒星非常近的小行星,但是如果类似地球的行星距离其恒星有150万千米之遥,则无法探测到。按比例来推算,地球围绕太阳旋转的速度大约相当于人步行速度的1/10,或者相当于在地上爬行的婴儿。当如此微弱的光信号从一颗遥远的恒星传来时,天文学家是无法捕获的。

还有一种方法是观察恒星亮光中出现的微弱的周期性明亮变化。假如有行星在绕着它旋转并且阻挡其部分光亮的话,天文学家就能够捕捉到这种周期性的变化。在所有行星系统中,最多只有1/10可能被定位,其出现的被称为“过境”的小日食可以在地球上观察到。这意味着天文学家可能需要耐心等待,以捕捉它们为数不多的“过境”机会。法国的COROT天文卫星已经发现了7颗“过境”行星,其中1颗比地球大70%。

美国的开普勒卫星于2008年3月从卡纳维拉尔角发射升空,其身上安装有一台口径为0.95米的大型数码相机和一台像素为95兆的探测器。它每30分钟拍摄一次视野宽阔的照片,在一张照片上可以捕捉从“天津四”(天鹅座第一亮星)到“织女星”之间10万余颗恒星的亮光。而地面上的计算机则时刻监测着所有这些恒星的亮度,一旦探测到可能的“过境”行星出现的亮度变化信号,计算机会马上提醒人类。

由于行星造成的这种亮度变化可能会被其他现象所仿冒,如某颗变化恒星的脉动或某颗恒星表面大型太阳黑子的移动,因此科学家一般不会急于宣布某颗行星的存在,除非它的“过境”行动被观察到至少三次。这种等待少则数天或数周(当行星迅速接近恒星时),长则数年(在平面上旋转一周)。天文学家希望通过结合开普勒的卫星数据和多普勒技术的观测结果,以此来确定“过境”行星的直径和质量。如果他们能成功地发现一个岩石行星,其体积大约与地球相同,而且在可居住区域的轨道运行(与恒星的距离没有近到上面的水被烤干,也没有远到水被完全冻结成冰),他们就找到了生物学家所认为的存在生命的希望之地。

最好的搜寻之地也许是比太阳小得多的矮星。这类星体的数量众多(与地球靠得最近的10个恒星中有7个是M矮星),它们有存在时间长、状态稳定等优势,可以为可能存在生命的行星提供稳定的阳光。

对于致力于寻找新地球的科学家来说最关键的一点是:恒星的光线越暗淡,离其可居住地区就越近。因为暗淡的矮星就像小小的篝火,露营者必须坐在一起才能感到舒服。因此,观察“过境”现象的科学家就会更快地捕捉到它们了。由于靠近中心的行星对恒星施加的引力更大,这就使得它们的存在更容易被多普勒技术观测到。事实上,科学家目前发现的最有前途的行星“超级地球”Gliese581d的体积便是地球的7倍,运行在某颗红矮星的可居住轨道,而这颗红矮星的质量是太阳的1/3。

专家认为,如果能够在其他恒星系的可居住区域找到类似地球的行星,那幺一架专门用于寻找生命迹象的太空望远镜就可以大显身手了。也许有一天,它能采集到来自每个行星的光谱,找到可能的生物学特征(如大气中的甲烷、臭氧和氧气),或者找到含有叶绿素的植物反射红光时产生的“红边”。

不过,这里还存在一个问题,那就是直接探测和分析该行星自身的光线可能难度太大,因为其亮度可能只有恒星的1/1010。但是,当行星“过境”时,它们穿过大气层的闪烁星光能够显示其结构成分的痕迹,这很可能会被太空望远镜捕捉到。

要对神秘的行星进行化学分析,科学家将面临巨大的技术挑战。因此,他们在寻找外星生命时还得牢记,这种生命可能与地球生命迥然不同。此外,没有“红边”现象可能并不意味着在地球之外的行星上一点生命都没有。要知道,地球上的生命孕育了数百万年才出现陆地植物,然后各大陆才枝繁叶茂、绿树成荫。生命固有的进化过程是如此不可预测,即便在某个行星上最初萌发的生命与地球上的生命处在同一时间,属于同一种类,然而时至今日,两地的生命形式存在巨大的差别几乎是肯定的。

法国着名的生物学家雅克·莫诺曾经指出,生命的演化不仅是必然(这是普遍的自然法则),而且也是偶然,是无数意外不可预测的干预结果。在地球的历史上,偶然的机会多次出现,甚至导致数百万个物种大规模灭绝,不过在这个过程中,也为新生命的进化创造了空间。这些危险的意外事件似乎是由彗星或小行星撞击地球造成的,最近的一次撞击发生在6500万年以前,导致恐龙灭绝,但为人类远古祖先的诞生提供了机会。因此,科学家不仅要寻找与现代地球相似的行星,还要寻找与曾经的地球有相似之处的行星。美国哥伦比亚大学天体生物学中心主任凯莱布·沙尔夫指出,“在寻找其他生命迹象的过程中,现代地球可能是我们可以使用的最糟糕的样板”。

早期的探险家无法到达海洋深处,无法绘制月球另一面的地图,也无法识别木卫冰封表面底下的海洋,更无法发现其他太阳系行星上的生命。但是现在我们有理由相信,数百万颗这样的行星上肯定存在生命,这些生命不仅掌握了与人类一样广泛的知识,而且具有与人类一样丰富的想象力。

千百年来,人类对宇宙的了解实在是太少了,以至于人类容易陶醉于自己的想象中,却对现实视而不见。现在,随着科学技术的进步,已经有越来越明显的迹象表明,大自然的创造力远远超出人类。帷幕已经拉开,新的世界将有无数动人的故事要给我们讲述。