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劳拉·克雷伯格(Laura Kreidberg)的工作将她带出这个世界,来到数光年之外的行星和太阳系,为几乎所有曾经仰望过星星的人提出的问题寻找答案:还有其他人在那里吗?

Kreidberg初级研究员,哈佛大学研究人员和社会的哈佛-史密松森天体物理中心的天文学家,她的大部分时间分析遥远行星的大气层收集哪些信息她能对自己的起源、性质、和目前的条件,如温度和是否有水的存在。

“一颗行星的大气层是了解它是如何形成的,它是如何在数十亿年的时间里进化的,以及最终它是什么样子的关键,”Kreidberg说。“例如,如果在类地行星的大气中可以看到水,这就告诉我们,在地质时期,他的行星保持着大量的蓄水池,可能是生命进化的主要候选者。”

她的目标?寻找生物特征,即遥远的太阳系外行星或系外行星上可能存在生命的大气迹象。

“有关地球上有生命存在的确凿证据是,(大气中)氧气和甲烷同时存在。因此,对天文学家来说,最重要的问题是,我们能否探测到类似这些分子的生物特征,或者类似地球的系外行星分子中的其他东西?””Kreidberg说。

在地球上,氧气和甲烷以惊人的数量同时存在,Kreidberg说,这暗示着有生物的存在。她说:“在一般情况下,它们会发生反应生成二氧化碳和水,因此必须有一个稳定的生产来源来增加它们在大气中的浓度。”“在没有生命存在的情况下,以类似地球的浓度生产这两种物质是非常具有挑战性的。”

发现生物特征很重要,但不是决定性的,因为它们只能证明可能存在生命,Kreidberg说。“我们不会看到小绿人向我们招手,”她开玩笑说。

虽然天文学家们还没有找到外星生命存在的证据,但太阳系外行星的数量之多给了人们希望,有一些外星生命存在。

“我们现在知道银河系中的大多数恒星周围都有行星,”Kreidberg说。“这些行星比太阳系中的行星要多得多。它们有不同的尺寸;它们在不同的轨道上运行……其中一些非常热,一些行星与它们运行的太阳非常不同——它们可能更冷,也可能更热;更大或更小。”

太阳系外行星的研究仍然是一个相对较新的领域。它们的存在直到24年前才得到视觉上的证实(尽管自16世纪以来,天文学家就假设它们的存在)。今天,已经发现了3000多颗系外行星,另有近5000颗行星被确定为可能存在生命的星体。它们的范围从气态巨行星到冰天雪地,再到位于其太阳系宜居带的类地系外行星。

为了研究它们的大气层,克雷伯格使用了一种叫做透射光谱的方法。在观测过程中,她测量了一颗行星经过其轨道所在恒星前方时穿过大气层的光的颜色。测量到的光被称为行星的透射光谱。行星大气中原子和分子吸收的光的颜色告诉她它的组成。

为了观察恒星的亮度,她使用了美国宇航局的哈勃太空望远镜和斯皮策太空望远镜。

到目前为止,她已经研究了木星和海王星大小相似的大型气态和冰态巨行星的大气层。在这些天体上,Kreidberg已经有了许多发现,包括三颗行星大气中的水和可能由硫化锌或氯化钾等外来矿物组成的云。

不管它们是什么,这些发现总是让克里德伯格充满好奇。她说:“当你是第一个看到它的人的时候,没有什么比发现它的那一刻更美妙了。”“每次我们探测到水的时候,感觉就像找到了新大陆。”

克里德伯格说,有一个时刻尤其引人注目。那是在2013年,当时她是芝加哥大学的博士生。在飞机上,她观察了一颗木星大小的炽热行星WASP-43b的数据,这颗行星距离地球约260光年,她意识到自己是第一个在其大气层中发现水的人。

“我吓坏了,”克雷伯格说。“坐在我旁边的人认为我疯了,因为我太兴奋了。我的笔记本电脑屏幕上有一些小的起伏,我就像在说‘这是水!这是水!他们说,‘你能挪开吗?’”

尽管有些人可能会对她作品的技术细节视而不见,但克雷伯格发现了大量证据,证明天文学和对遥远世界的研究正在产生一种奇妙的感觉。

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今年早些时候,在发表于《天体物理学杂志快报》(Astrophysical Journal Letters)上的一篇论文中,她潜在地驳斥了此前被认为是首次发现的距地球约8000光年的外星系。她的文章在《大西洋月刊》(The Atlantic)、《福布斯》(Forbes)和Space.com等多家新闻和天文学媒体上引发了轩然大波。

“这些是最大的问题:我们是孤独的吗?我们从哪里来?””她说。“能够在回答这些问题上发挥一点作用,我感到非常荣幸。但我经常去世界上最黑暗的地方之一观察夜空,你可以看到令人瞠目结舌的星星数量,而且知道几乎每个人都有自己的行星。每一次,每一次,它都让我热泪盈眶。你永远不会忘记我们所生活的宇宙的伟大。”

新闻旨在传播有益信息,英文原版地址:https://news.harvard.edu/gazette/story/2019/07/harvard-fellow-searches-for-extraterrestrial-life/

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