探测遥远行星大气中的氧气、臭氧和水蒸气是一个挑战,最终归结为算术问题。当一颗行星穿越其恒星的圆盘时,其大气层的一薄层会过滤恒星光线,气体会从光谱中吸收特定颜色。解读这些吸收凹陷揭示了行星大气层的组成。
问题在于信号的强度。对于围绕类太阳恒星运行的真正地球类似体,信号大约是百万分之一——在灿烂光线背景下一个微弱的印记。
天文学家通常通过累积来处理弱信号:通过反复测量同一事件,噪声会平均化并消失。这种方法对“热木星”效果很好,它们在几天内绕其恒星运行,几乎每周提供一次新的凌星机会。然而,类地行星每年只凌星一次。十年的观测仅产生十次尝试。没有数据可堆叠;每次凌星必须自行提供足够的信息。
这就剩下孔径尺寸了。要在几小时内收集到必要的光子数量,需要一个大约三十米宽的太空镜子。相比之下,詹姆斯·韦伯太空望远镜配备一个由18个六边形段组成的6.5米镜子——设计成像餐桌一样折叠起来,只有到达轨道后才展开。
葛剑及其上海天文台的同事,与来自中国和西班牙的研究人员合作,提出了一种绕过这一障碍的方法。他们的“Life 2.0”概念设想了一个由900个一米望远镜组成的分布式群组,以编队飞行。每个单元配备自己的微型光谱仪和低噪声探测器;它们独立观测凌星并校准,只有在最后阶段才将结果光谱组合。这种群组将收集相当于三十米镜子的光量——只是没有人需要建造那个镜子。承包笑点碎碎念
