中国科学家完成6米太空望远镜概念研究寻找宜居系外行星

我们在宇宙中发现了超过5,400颗行星。这些世界的范围从紧密围绕恒星运行的热木星到温暖的海洋世界到寒冷的气态巨行星。虽然我们知道它们在那里，但我们对它们知之甚少。质量和尺寸等特性相当容易测量，但温度和大气成分等其他特性则更加困难。因此，下一代望远镜将尝试捕获这些信息，包括中国国家航天局提议的一台望远镜。

拟议的望远镜被称为天林任务，将有一个6米的主镜。这大约相当于韦伯太空望远镜主镜的大小。“天林”的意思是“天堂的邻居”，其目标是研究可能适合居住的地球大小世界的大气层。

研究遥远世界的大气层是非常困难的。我们能直接看到的系外行星只有少数，而且这些都是远离恒星的大型气态巨行星。我们还没有能够看到地球大小的世界距离其恒星足够近，处于宜居带内。这并不一定意味着我们不能研究它们的大气层，只是我们必须间接地进行研究。

一种方法是观察当行星经过恒星时恒星发出的光谱。这颗行星阻挡了一些星光，如果它有大气层，也会阻挡一些光。但大气只会阻挡某些波长的光。通过研究大气吸收的光，我们可以了解大气的成分，例如水蒸气或氧气。这是极其困难的，因为只有最微小的部分星光会穿过大气层到达我们。

泰林提案采取了不同的方法。泰林望远镜不会等待行星经过其恒星，而是利用日冕仪。这是望远镜视野中的一个小障碍，阻挡了恒星的光线。日冕仪最初被用来研究太阳的大气层，充当一种人造日食。通过阻挡来自恒星的直射光，泰林可以更好地捕获来自轨道行星的光线。即使行星太小而无法成像，泰林也可以捕捉到它的光谱。

正如最近在《天文学和天体物理学研究》上接受发表的一篇论文所述，只要有适当的资金，泰林任务就可以在未来10到15年内准备好发射，并可以在五年的任务期间观测数百个类地世界。。根据模拟，泰林任务可以观察水、氧气、甲烷甚至叶绿素等分子。总而言之，这可以证实系外行星上存在生命。

该提案仍处于早期阶段，还有许多其他计划中的任务，例如美国宇航局的LUVIOR任务以及欧洲航天局的PLATO和ARIEL任务。寻找新地球甚至可能存在外星生命的竞赛已经开始。通过泰林，中国希望确保他们也能参加比赛。