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2020年06月04日 星期四  
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郑永春:

我们如何在太空寻找另一个地球

    仰望着缀满星辰的夜空,总让人产生无限遐想:在那些遥远的星星上,都有些什么?我们能到达那些星球吗?有没有一颗星球像地球一样,生活着像人类这样的物种?郑永春在讲座中就回答了这些问题。

    “寻找外星人是一个科学的话题,讲的就是如何科学地在地球以外的太空中,寻找另外一个地球。”郑永春说,科技的发展让人们渐渐走近太空,新的探测结果让人类对宇宙的认识不断更新。

    为什么要寻找外星人?

    人类自诞生以来,一直在不停地探索大自然。“早在1855年,就有天文学家宣称发现了系外行星,其实,那个时候是不可能发现系外行星的。因为1609年才发明望远镜,之后几百年里,望远镜的技术进步并不大,19世纪的望远镜跟现在的科普望远镜功能差不多,靠它是没有办法看到太阳系外行星的。”郑永春介绍,一直到20世纪90年代,我们对行星的认识还局限在太阳系内,只知道太阳系有九大行星。

    突破出现在1995年。瑞士日内瓦大学的两位天文学家,利用径向速度法发现了第一颗系外行星,叫做“飞马座51b”。“飞马座51b是‘飞马座’这一星座中的一颗恒星——飞马座51周围发现的第一颗行星,它的发现开启了系外行星的探测和研究蓬勃发展的序幕。”

    近年来,系外行星的研究一直是天文学和天体物理研究的一大前沿热点。“2019年诺贝尔物理学奖表彰了天文领域的两项研究,一是对宇宙起源的研究,二是搜寻系外行星。这些研究让寻找地球外生命的探索有了更多可能。”郑永春说。

    也许有人会问:我们为什么要去寻找系外行星?“因为它能够改变人类的世界观!”郑永春解释,一个人最终活成什么样,跟他的人生观、世界观、价值观密切相关,三观决定了人生的取向。“作为一个物种,人类的世界观也决定了我们的视野。以前,我们以为地球是静止的,所以形成了地心说;后来,认识到地球是绕着太阳转的,有了日心说;现在的研究结果则让我们了解到,整个宇宙只有5%的物质是已知的,剩下的95%是未知的暗物质和暗能量。而在认识宇宙的每一阶段取得的研究成果,对人类的世界观都有非常重大的影响。一旦我们认识到地球不是宇宙的中心,只是太阳系中的行星之一,只是银河系数千亿颗恒星中某颗恒星周围的一员,我们对自己的认知就会谦卑得多。”

    如何科学地寻找系外行星?

    是非常难的;第三,系外行星离我们非常遥远,至少有几光年、几十光年,又小又暗又远,这对我们发现系外行星是非常不利的。

    “所以,为了发现系外行星,我们必须改进望远镜的技术,改进观测数据分析的方法,当技术能力得到提升的时候,我们就可以把它们应用到工业、农业等社会生活的各个方面,促进整个科技的进步。

    寻找系外行星,有一种方法最为常见——凌星法。“我们在地球上观测,当一颗不发光的行星经过发光的恒星面前的时候,会有一点点的光被挡住。太阳系里也有类似天文现象,比如 ‘水星凌日’,就是水星从太阳前面经过,我们会看到太阳光被水星挡住了一点点。太阳光如果被月亮挡住了,那就出现了日食。”郑永春介绍,用这样的观测方法,可以发现大的系外行星,但发现不了像地球这么小的系外行星。因为小,挡住的光就更少,这就需要用更先进的方法,即要把望远镜、探测器等送到太空去观测。

    郑永春分享了很多寻找系外行星以及系外宜居行星的种种方法,但他说:“科学研究其实是不断地探索,对很多不了解的事物,刚开始只能提出理论、假说来解释,事实真相有可能跟我们的理论不一致,但科学最重要的一点是,一旦发现错了,我们就会用新发现的证据,来修正原有的理论,这是科学精神最重要的体现。所以,不管道路多么曲折,科学是永远向着正确的道路前进的。”

    “寻找系外行星有很多方法,用术语来讲,有凌星法、直接成像法、视向速度法、微引力透镜法等。科学的方法不仅在学习上有用,在日常生活中也非常有用,它告诉我们如何科学地回答一个问题。”郑永春说。

    比如,我们寻找另一个地球的时候,必须考虑到,和恒星相比,行星非常小,要在一个非常大的巨人旁边找一个非常小的点,首先需要放大镜;其次,恒星会发光发热,行星不发光,要在一个非常亮的恒星旁边,去发现一个根本不发光的东西,

    系外行星上究竟有没有生命?

    “我们用肉眼在天空中看到的满天繁星,其实只有五六千颗,绝大部分是像太阳一样发光发热的恒星。而在更大的银河系,至少有2000亿到4000亿颗恒星,必须借助望远镜才能看到。这些恒星周围,我相信绝大部分是有行星的,而且不止一颗行星。那么多的行星里面,一定会有像地球一样的行星。”郑永春说。

    在整个宇宙中,像银河系一样的星系又有上千亿个,可以想象,这么多像地球一样的行星中,哪怕只有万分之一、亿分之一的概率能够出现生命,那么,宇宙中也是充满了生命。这些生命有可能会进化成高等智慧生命,就是像我们人类一样的生命,当他们的技术文明发展到一定阶段的时候,就有能力和外界、和地球进行通信。“但这里面必须考虑的一个问题是:时间和空间。因为不管外星人多么先进,他们必须要遵守物理定律——光速不可超越。当一颗行星上的外星人与我们的距离是几百光年、几千光年的时候,那他们看到的是几千年前的人类社会,也就是说,他们看到的是过去的地球。”

    尽管从火星上看地球,地球只是太空中一个暗蓝色的小圆点,在太阳系里,地球更是小如微尘,但人类一直在太空探索中收获着惊喜,扩充着视野。“2020年是航天大年,7月我国将发射‘天问一号’火星探测器,年底还将发射‘嫦娥五号’探测器。”郑永春说,“一个人的命运取决于对自身的清醒认识,而人类的命运,取决于我们对自然界的理解。我们是谁?实际上是在问地球上的生命是如何产生的?我们去往何方?实际上是在问人类如何跟这个世界更好、更长久地共存?这是每一个人需要思考的问题。新冠肺炎疫情让我们重新反思人类与自然界的关系,地球可以没有人类,但人类离不开地球。所以,我们一定要保护地球,保护环境,低碳生活,让地球永远适宜人类居住。”

    人物名片:

    郑永春,中国科学院国家天文台研究员,中国首位卡尔·萨根奖得主。主要从事行星科学与深空探测研究。先后获评全国十大科学传播人物、中国科学院院长奖、嫦娥二号任务突出贡献奖、中国首次月球探测工程圆满成功有功人员奖。出版了科普著作《飞越冥王星》《火星零距离》《太空地图》《月球全图》《火星全图》等。在中央电视台《加油向未来》、江苏卫视《小镇故事》等多档科学人文节目中担任嘉宾。

    5月31日下午,郑永春做客宁波图书馆“天一讲堂·云讲堂”,主讲了《如何科学地寻找外星人》。

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宁波晚报