近年来 ， 位于日内瓦的大型强子对撞机（LHC）和它搜寻“上帝粒子”的任务 ， 无疑是科学界最受关注的焦点之一 。 其实 ， 还有一些科学家也在致力于同样充满挑战的实验 ， 与LHC项目一样 ， 这些实验可能会改变未来的面貌 。
这些研究者通常默默无闻 ， 却愿意用数年甚至数十年时间来操作精密仪器 ， 使之顺利运转；在实验过程中 ， 他们要控制每一处细节 ， 尽可能减少可疑数据的出现；对于可能扰乱探测信号的背景噪声 ， 他们与之进行了锲而不舍的斗争；在测量精度上 ， 他们也朝着更高的目标奋进——他们的坚毅与执著 ， 堪比英雄的壮举 。 这里 ， 我们将介绍5项这类实验 。
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1.探测地外生命
1999年 ， 当时还是哈佛大学研究生的戴维·夏邦诺（David Charbonneau）对另一个行星系中 ， 因行星掠过母恒星表面时 ， 恒星亮度发生的微弱变化进行了测量 ， 这是人类首次探测到此类现象 。 时至今日 ， 追踪这种“凌日”现象 ， 已成为天文学家寻找地外行星的常用方法 ， 而新的挑战在于 ， 弄清这些行星及其大气的组成成分 。 比如 ， 如果发现某颗行星的大气中含有氧 ， 就可能成为有生命存在的间接证据 。 但探测这些元素的唯一方法就是 ， 利用恒星星光穿过行星大气形成的光谱 ， 这可是极为微弱的信号 。
夏邦诺认为 ， 最大的困难在于 ， “行星仅能遮挡恒星很小一部分” ， 一颗木星大小的行星掠过太阳大小的恒星时 ， 能遮挡恒星约1％的光芒 ， 而一颗更小的、如地球大小的行星只能遮挡掉0.01％的光芒 。 “接下来 ， 你要找到这颗行星洋葱般的‘外皮’ ， 也就是它的大气层 ， ”夏邦诺说 ， 只有穿过这层“外皮”的星光光谱 ， 才包含有天文学家想要的信息——这样一来 ， 如果地球大小的行星掠过太阳大小的恒星 ， 可为科学家利用的恒星星光不足百万分之一 。
尽管在今天 ， 还没有任何一台望远镜的分辨能力 ， 能从恒星星光中追踪到那百万分之一的可用信号 ， 但事情尚有转机 。 夏邦诺说 ， 这是因为诸如木星这样的气态巨行星拥有比地球更厚的大气 ， 所以这类行星的光谱特征也会更明显一点 。 从2005年至今 ， 哈勃、斯皮策望远镜等空间天文台已经捕捉到约40个气态巨行星的大气光谱 。 在夏邦诺看来 ， 最初的测量结果曾受到一些质疑 ， 不过时至今日 ， “对气态巨行星大气的探测虽不能说是习以为常 ， 但也不再饱受争议 。 现在的问题是 ， 如何探测地球大小的行星的大气 ， 目前还没人能做到这一点” 。 最接近这个目标的 ， 是那些正在探测“超级地球”GJ 1214b的光谱的科学家 。 这颗行星的直径是地球的2.6倍 ， 绕着一颗比太阳稍小的恒星旋转 。 首次观测似乎表明 ， 该行星拥有充满水蒸气或云层的大气层 。 数月前 ， 夏邦诺及其团队用哈勃望远镜证实了这个结果 。
对于地球这样的、绕着太阳样恒星旋转的行星 ， 如果要确定它的大气成分 ， 为地外生命的存在提供最佳证据 ， 就得升级观测设备 ， 提高灵敏度 。 夏邦诺目前最大的期望是 ， 发射时间一拖再拖的韦伯太空望远镜能早日升空——按目前的计划 ， 这架耗资80亿美元的“哈勃继任者”将于2018年发射 。 夏邦诺对它充满憧憬：“到时候会是见证奇迹的时刻 ， 它将给地外生命的搜寻添上最浓墨重彩的一笔 。 ”
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