美開普勒衛星明日升空 三年內或將發現外星「地球」
開普勒衛星升空前夕，開普勒科學團隊成員艾倫?博斯（Alan Boss）接受了《科學美國人》的專訪。
美國航空航天局（NASA）的開普勒衛星，預計於北京時間
在美國華盛頓卡內基研究院從事恆星及行星形成研究的行星科學家、開普勒科學團隊成員艾倫?博斯（Alan Boss）在一本新書中稱，這項任務將為尋找太陽系外的生命開啟一扇大門。他說，如果運氣好的話，開普勒衛星應當能夠證明，僅在銀河系中就存在數十億顆可供生命棲息的行星，而在整個宇宙之中，類似銀河系的星系至少有十萬億億（10的21次方），多到無法盡數。我們就這本新書中的這一話題，對博斯進行了專訪。
以下就是經過整理的訪談實錄：
《科學美國人》：你的新書名為《擁擠的宇宙》（The Crowded Universe）。這個書名有什麼意義？
這本書的主旨就是要證明，為什麼有人會說宇宙中可能到處都存在著生命。我在這本書里提出的觀點就是，我們已經知道地球之平凡可能令人難以置信――每一顆類似太陽的恆星大概都擁有幾顆類似地球的行星，或者大致如此。至少在我看來，如果有如此之多可供生命生存的星球存在了50億到上百億年，其中大部分星球上某些東西開始發展變化就不可避免。
如果這些星球上已經出現了水，又有一些彗星攜帶氨基酸和其他能夠演化出生命的有趣化學物質不斷落入其中，你又如何能夠阻止這些東西發展成某種形式的生命呢？
生命是一種非常頑強的東西，願意在任何能夠落腳的地方紮根，我覺得只要一有機會，生命就會起源於任何地方。或許不一定有斯皮爾伯格電影里的那種小矮人，但一定會存在某些類似古菌或細菌的微生物。它們會產生並釋放氧氣和甲烷之類的氣體，而這些是我們可以在大氣層中看到的。我們也許無法確定一顆行星上是否存在智慧生命或者恐龍，但我們至少可以確定那裡是否存在黏液菌。因此，我們打算去尋找黏液菌。
開普勒衛星外觀
開普勒衛星上的空間光度計（示意圖）
《科學美國人》：開普勒衛星將於
我打賭，它會告訴我們地球其實相當普遍。開普勒衛星將花3到4年的時間來調查100,000顆恆星。我們預期，1,000顆類地行星當中就會有一顆恰好可以從恆星前方經過，遮擋部分星光，從而被開普勒衛星察覺到。因此，如果每顆恆星都有一顆類似地球的行星，開普勒衛星就將看到大約100顆外星「地球」。不過如果我們錯了，比方說，每100顆恆星才有一顆類似地球的行星，開普勒就可能只找到一顆「地球」――如果運氣不好，甚至連一顆也找不到。如果1,000顆恆星中才有一顆恆星擁有「地球」，那開普勒衛星真的要非常幸運才可能有所發現。
開普勒衛星即將調查的恆星有十萬顆，足以構成一個具有統計學意義的恆星樣本，因此如果它真的發現了一些類似地球的行星，我們就會知道「地球」到底有多常見。這樣，我們才能知道如何去規划下一階段的搜尋任務，也就是在鄰近恆星中尋找類地行星。開普勒衛星調查的恆星全都在幾百光年以外，位於天空中的同一個方向。這就像我們先去研究另一座城市的一片街區，然後再回來調查我們的左鄰右舍。開普勒衛星將告訴我們，必須搜查多少間「房子」，才能在我們周圍找到生命。
《科學美國人》：考慮到我們的地球是目前所知的唯一一顆「地球」，我們又如何來推斷到底應該存在多少顆「地球」呢？
首先，如果你跟研究年輕恆星的天文學家探討這個問題，他們會告訴你恆星形成的時候，它本身所攜帶的角動量只有一丁點兒，這意味著恆星不可能吸積所有的物質，餘下的物質會在恆星周圍形成一個盤。從本質上來說，這樣的物質盤是恆星形成過程留下的殘渣，而行星系統正是在這些盤中形成的。事實上，所有的年輕恆星都擁有這樣的盤，因此我們預期這些年輕恆星擁有行星系統至少是有可能的。
其次，那些研究行星形成過程的科學家發現，要讓類似地球的行星無法形成實際上反而會比較困難。從某種程度上說，「地球」要比「木星」更容易形成，但外星行星普查已經告訴我們，擁有「木星」的恆星在所有恆星中所佔比例至少有10%，甚至可以達到20%。因此，「地球」的存在應該更加普遍才對。
最後一條也是更加直接的證據：行星研究人員已經陸續發現了一類「超級地球」，它們的質量是地球的5倍、10倍甚至15倍，到主星的距離也比地球到太陽近一些。在類似太陽的鄰近恆星當中，1/3的恆星擁有這樣的「超級地球」。在人們談論的任何一種行星形成理論模型當中，「地球」的數目都應該遠遠超過「超級地球」的數量，因此如果展開全面的行星普查，我們應該會找到許多顆「地球」。如果在我們已經調查過的恆星當中，30%擁有「超級地球」，20%擁有「木星」，那就意味著我們現在還看不太清楚的外星「地球」其實存在於每一顆恆星周圍。這個說法很有說服力，從不同方面獲得的所有證據全都指向同一個觀點――「地球」其實相當普遍。
研究人員正在安裝空間分度計
研究人員正在安裝太陽能電池板
研究人員正在做最後檢測
《科學美國人》：在最近一次談話中，我發現你對宇宙中到底存在多少顆「地球」做了一些粗略的估計。
是的，這是非常粗略的估計，而且相當直接。基本上就是說，每一顆類似太陽的恆星都應該擁有一顆「地球」，或者大致如此。我們銀河系中大約有1,000億（1011）顆恆星。其中大多數恆星質量比不過太陽，許多恆星大概只有太陽質量的一半，不過這些恆星可能也被「地球」環繞。我可以這麼說，幾乎每一顆這樣的恆星都應該擁有一顆類地行星，最多不過相差一兩倍。因此，我們銀河系中就擁有1,000億顆「地球」。
接下來，我們來討論整個宇宙。按照哈勃空間望遠鏡拍攝的深場照片，我又可以非常粗略地說，可觀測宇宙中也許擁有1,000億個星系。我還假設，這些星系擁有的行星系統與銀河系一樣，因為沒有任何特殊理由可以認為我們的銀河系會是一個特例。你或許會擔心橢圓星系和旋渦星系擁有的行星系統會相差大約兩到三倍，不過我們只是在粗略地估算數量級，這些差別可以忽略不計。
因此我可以說，宇宙中存在1,000億個星系，每個星系大概擁有1,000億顆恆星，也就擁有1,000億顆「地球」，因此宇宙中「地球」的總數大概是100萬億億（1022）――這個數字大得令人難以置信，卻又合情合理。即使恆星擁有「地球」的可能性只有我剛才假設的千分之一，宇宙中也還擁有1,000億億（1019）顆行星。1,000億億對你來說夠不夠大呢？我討厭說這個詞，不過這確實是一個不折不扣的天文數字―― 一個只有天文學家在討論宇宙時才有意義的、人類無法想像的巨大數字。或許，我們投在經濟刺激方案上的美元金額也能夠與之匹敵，一萬億美元的緊急財政援助正在向這個數量級靠攏。
《科學美國人》：如果我們對行星形成的假設沒有錯得離譜，開普勒衛星要花多少時間才會發現外星「地球」？
我猜，我們很快就會找到熱木星，也許頭一年就會找到幾顆熾熱的超級地球。不過類似地球的行星才是我們要找的真正財寶。這類行星圍繞類似太陽的恆星公轉，軌道周期大約是一年，因此你至少需要三到四年時間才能找到它們。
當它第一次經過恆星前方並遮擋部分星光時，開普勒衛星會察覺到恆星亮度「變暗」了一次。你可以說「很有趣」，但這沒有任何意義。只有觀察到第二次「變暗」，你才能說「這看起來這像是一顆行星，兩次『變暗』的時間間隔似乎是它的公轉周期」，不過你還要等待第三次「變暗」，看它會不會如期出現。如果又觀測到第三次「變暗」，你就可以鬆一口氣―― 一系列時間間隔差不多相等的『變暗』很有可能是一顆行星造成的，不過你或許應該更謹慎一點，等待第四次『變暗』的發生。等到第四次「變暗」出現時，你已經觀測好幾年了。
因此我覺得，我們會在2013年宣布發現外星「地球」。（環球科學 steed編譯）
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