你在那里
　　——太阳系外行星探测的新发现　　　　

　　　　　　　 柯南 　　　

　　科学家使用哈勃望远镜观测了一颗太阳系外的行星，了解了
它的大气层化学成分，这为寻找类似于地球的行星提供了新的希
望。

　　布鲁诺写下本文题记所引用的这句话之后很长一段时间里，
人们对于这种说法怀有认同感，但是却拿不出实际的观测证据。
在宇宙中有数不清的恒星，按说理应存在为数不少的行星。但是
观测行星比观测恒星困难的多。行星比恒星的体积小很多，更关
键的是，行星不发光，常规的观测手段——主要是光学波段的观
测——很难奏效。事实上，即使是最大口径的天文望远镜也不能
直接拍摄到太阳系以外行星的照片。而地外文明——倘若存在的
话——之可能生活在行星上，而不是炽热的恒星表面。那么，怎
样才能找到太阳系之外的世界？

              　捕捉行星的影子

　　太阳系外的行星总会露出点蛛丝马迹。直接观测不行，还有
间接的手段。我们知道行星绕恒星运转是因为引力的作用。在地
球上我们能感觉到太阳和地球之间的引力作用的效果，也就是地
球每年绕太阳运转一周。但是我们很少注意到地球对太阳的作用。
严格的说“地球绕太阳运转”是一种粗略的说法。正确的说法应
该是，地球——以及太阳系所有天体——绕太阳系的质心运动。
一个更清楚的例子是双星。人们在描述双星的时候更倾向于说两
颗子星绕共同的质心运转，而不是把哪一颗作为占主导地位的恒
星。

　　这一观念有时候会帮天文学家的大忙。人们曾经认为天狼星
没有伴星，当时的观测手段也无法拍摄到天狼星伴星的照片。但
是科学家发现，天狼星在星空背景上以波浪线的方式移动。一种
解释就是，天狼星有一个质量不算太小的“隐形”伙伴，它们相
互绕行，因此天狼星的运动轨迹才会如此古怪。后来，借助于威
力更大的望远镜，人们终于拍摄到了天狼星伴星的照片——那是
一颗发着微弱的光的白矮星。

　　1995年，当几位科学家借助于这个概念寻找褐矮星（一类质
量相当小、几乎不发光的恒星）。他们观测遥远恒星的光谱。如
果恒星拥有褐矮星的伙伴，在地球上的科学家看来，恒星会微微
的“晃动”。表现在光谱上，由于多普勒效应，恒星的光谱会发
生周期性的红移和蓝移。这样，他们发现了飞马座51这颗恒星可
能拥有褐矮星，然而经过仔细的计算，他们发现了一件不可思议
的事情：那颗褐矮星的质量实在太小了——大约只有木星的一半。
最终的结论是，飞马座51拥有的不是一颗恒星伙伴，而是一颗行
星。这个不同寻常的发现调动了人们的热情，仅仅过去了6年时
间，已经有超过70颗行星被这样揪了出来。


             　　三天半，就是一年

　　这种间接的手段尽管有效，但是并不令人满意。我们只能知
道那里有一颗行星，它的轨道参数大致是多少，是什么性质的恒
星（迄今发现的绝大部分是类似于木星的气态行星）。

　　1999年，科学家发现在飞马座的一颗叫做HD 209458的恒星
拥有一颗行星。这颗行星的质量大约是木星的70%，以每3.5天绕
恒星运转一周的疯狂速度运行着（不消说，它距离恒星非常近，
以至于表面温度达到了1000度以上，这是后话）。这颗行星有一
个性质，那就是从地球观察者的角度看来，每3.5天它都会飞临
HD 209458的表面，这被称作“凌日”现象（这个词来自于太阳
系的一种天文现象，最典型的就是水星凌日。借助仪器可以观察
到水星凌日的时候挡住了太阳部分表面而形成的小黑影）。
　　　　　　
　　　　　　　　　　　　飞马座附近的星图

　　　　　　
　　　　　　　　　　　　行星吸收光线
　　我们知道，当一个连续光谱（比如太阳光就是连续光谱，即
在一定范围内包含了频率连续的电磁波）穿过较冷的气体的时候，
气体中的元素会吸收掉一部分特定频率的光。每一种元素可以吸
收的光都不同。使用光谱仪拍摄这种光谱的照片，可以看到，原
本连续的光谱上出现了黑色的条纹——即所谓的吸收线。

　　　　　　　　　　　　吸收光谱

　　行星经过HD 20945的时候，它的大气层也会吸收一部分光线，
形成吸收光谱。去年的4月和5月，科学家借助哈勃太空望远镜的
太空望远镜成像光谱仪（STIS）拍摄了这颗行星凌日时的光谱照
片。2001年11月25日，美国宇航局的科学家公布了他们的研究结
果：这一光谱照片揭示了环绕HD 20945运行的行星大气层的化学
成分。这颗行星的大气中含有大量的钠元素，但是要比科学家预
计的要少（早些时候科学家已经确定这颗行星类似于木星，表面
相当的热），这可能是因为行星大气高层的云挡住了部分光线导
致的误差。

　　或许有点让人失望，这颗行星并不适宜生命的存在，它的表
面温度高达1000多摄氏度。但是这种探测遥远行星大气层的方法
非常有用。科学家认为，找到类似于地球这样的行星并不是非常
困难的。借助于这项技术，科学家就有可能分析出那些“地球”
大气的化学成分，从而推断那里是否存在生命。

　　迄今为止，地球是唯一拥有生命的星球。然而，由于有了这
项技术，我们也许很快就能知道，地球以外的生命，你是否在那
里。