NASA发射了凌星系外行星巡天卫星TESS，科学家为此回顾了它的前身：向我们揭示复杂性无法想象的宇宙奥秘的“行星猎手”开普勒望远镜。
在一个个晴朗无云的夜晚，成千上万微小的光点布满了黑暗的天空。几千年来，人们一直在仰望着繁星点点的神秘天空，想知道那里到底有些什么，或者说有些什么人。广袤的太空中会有像我们地球一样环绕太阳运行的世界吗？宇宙中会有其他许多像我们一样的生命世界吗？我们在宇宙中是独一无二的孤独的生命存在吗？
TESS发射计划在稍作推迟后于2018年4月成功发射，这个新的“行星猎人”发射后，美国宇航局（NASA）将以新的探测结果来回答这些古老的问题。TESS――这颗凌星系外行星巡天卫星――将在接下来的两年里观察整个天空，扫描发现我们在太空中的邻居――围绕恒星运行的系外行星，寻找其他太阳系、类地行星和生命进化的可能线索。
TESS并不是第一个寻找地外行星的轨道望远镜，之前，美国宇航局的开普勒望远镜已经为人类睁眼看宇宙铺平了道路。
自2009年首次发射以来，开普勒发现了超过2600个地外行星，其中近3/4是已知的地外行星。大量的数据以及隐藏在其中的惊喜，彻底改变了我们对外星世界的看法，并让科学家有可能回答一些关于我们在宇宙中位置的最古老最深刻的问题。
“开普勒为我们提供了一个真实的宇宙视景。”纽约康奈尔大学卡尔·萨根研究所所长丽莎·卡特尼格（Lisa Kaltenegger）说道，“大自然似乎在任何可能的地方都能诞生行星。”卡特尼格是TESS科学小组的一员。
发现太阳系外行星是相对较新的天文学发现。尽管哲学家和科学家都曾一直假设它们的存在，但直到20世纪90年代，天文学家才发现并确认了第一个地外行星。在开普勒太空望远镜发射之前，人类已经通过地面望远镜探测发现了300多个地外行星，每一次发现都是一个值得庆贺的事件，每一次发现都产生了许多相关的科学论文。
但是，开普勒太空望远镜改变了这一切。
“我们几乎已经不记得，在2009年开普勒望远镜发射之前，我们对宇宙的了解是多么少。”美国加州莫菲特场NASA艾姆斯研究中心的天体物理学家杰西·多森（JessieDotson）说道，多森是开普勒任务的科学家之一。
从地球上看宇宙，科学家发现的地外行星大部分都是有木星那么大的巨型行星，开普勒的数据证实了科学家们的猜测：太空中确实存在有像我们太阳系这样的恒星系统，但还有一些与太阳系完全不同的恒星系统。
开普勒：寻找和发现系外行星
开普勒望远镜的设计任务是“行星猎手”。按照预先设定的计划，开普勒望远镜将同时观测成千上万颗恒星，让我们可以知道地外行星的存在究竟有多么普遍。要做到这一点，必须让它在视景范围内能够容纳尽可能多的恒星。开普勒望远镜的“目光”投向了我们银河系内一片最遥远的天空，收集那里恒星亮度的数据。
科学家利用“凌星法”对收集到的数据进行梳理。所谓凌星法是指，系外行星从我们观察恒星的视线前方经过时，会遮挡住部分恒星发出的光线，恒星亮度会稍微变暗，“暗点”的出现表明在恒星和开普勒望远镜之间有一颗行星穿过，暂时挡住了一些光线。若有这样的发现，开普勒望远镜将继续对沿类地轨道运行的行星观测至少3年，以排除其他可能的解释。
寻找类地轨道运行的行星将发现有可能承载生命的行星。我们知道，所有生命的生存都需要液态水。地球与太阳的距离不太远也不太近，使得它既不太热，也不太冷，液态水在地球表面才能稳定地存在，地球与太阳的相对位置形成的一个环带就是“适居带”，也叫“宜居带”。
开普勒计划旨在确定我们的银河系中是否有大量的系外行星，如今已经确定了这一点。科学家现在认为，行星的数量比恒星还多。“根据我们的推测，”马萨诸塞州坎布里奇市麻省理工学院天体物理学家、TESS任务副科学主任萨拉·西格尔（Sara Seager）说道，“恒星诞生于一团团气体和尘埃中，就像起居室里积起的灰尘团一样，我们认为行星也是由这些材料形成的。”但是，多森博士指出，“推测某件事的可能性与确定其真实性之间是有很大区别的。”
在开普勒发现的大量行星中最普遍的也是我们所不熟悉的：体积介于地球和海王星之间的行星。有时这些行星被描述为“超级地球”或“迷你海王星”，这些行星在我们的太阳系中没有直接的类比物。科学家发现，像我们这样的太阳系并不是最常见的。大多数行星系统都是围绕着暗淡的M型红矮星运行的，而不是像我们围绕的太阳这样的黄色G型恒星。这些构成我们星系中近3/4的恒星，是TESS任务的主要观测目标。
开普勒太空望远镜的一些发现颠覆了我们的想象。神秘的“迷你海王星”并不是开普勒发现的唯一怪异行星。科学家们已经在太空中找到了水世界、热木星、熔岩世界，甚至还发现了环绕双星系统的行星存在的证据，它们就像《星球大战》中的虚构行星塔图因一样，围绕着两颗恒星运行。
“行星的多样性令人惊讶，”卡特尼格教授说道，“如果我们在太阳系中只发现了类似于地球的行星，这当然很令人欣喜，但却有点过于单调而无趣了。”
另一颗地外行星竟然是令人惊讶地环绕着一颗白矮星运行的，白矮星是极其古老接近死亡边缘的恒星的余烬。仔细观察这个恒星系统就会发现，这颗行星正在被撕裂开，并被渐渐拉近垂死的恒星，这是行星进化的结局之一的展现。
这一发现有可能给予天体生物学家以新的启示，如何以及到哪里去寻找生命的迹象。“这一发现告诉我们，它们是已经在太空中存在了很久的星体，我们不应该只是考虑星体在太空中的位置，同时还要考虑它们在太空中存在的时间。”美国宇航局戈达德太空飞行中心天体物理学家埃莉莎·昆塔纳（Elisa Quintana）说道。昆塔纳在加入TESS任务之前，曾任开普勒任务团队的科学家达10年之久。“也许每个恒星系统在一小段时间内都可能有生命存在。”她补充说道。
开普勒太空望远镜为天文学家提供了大量的数据以拼凑出行星进化的模型。但是，“就像大多数伟大的科学任务一样，产生的问题比能够回答的问题要多。”西格尔教授说道。
TESS任务：寻找宜居行星
与开普勒望远镜一样，TESS计划的主要任务是寻找行星，找到那些有可能为宇宙中生命起源提供答案的行星。这颗卫星将扫描几乎整个天空，寻找离地球足够近的行星（距地球300光年），有足够亮度可作为未来太空探索任务目标的行星，如同NASA的詹姆斯韦伯太空望远镜的探索任务。
TESS的目标将主要集中于M型红矮星（那些红色的小星星，尤其是在银河系角落里的红矮星）上。正如开普勒望远镜视野中所展现的那样，这些恒星周围最有可能发现许多有液态水存在的类地行星，这为我们寻找外星生命又提出了许多新问题。“我要重新思考可居住性意味着什么，现在我们要问，有液态水存在是否足以适宜居住？”多森说道。
开普勒望远镜收集到的数据促使科学家们去进行发散性思考，而不只局限于我们所了解的模型：我们的星球和我们的太阳系。“我们有4颗类地行星、4颗巨型行星，还有一颗我们称之为太阳的明亮恒星。”昆塔纳博士说道。但开普勒望远镜的发现已证明我们的恒星系统绝不是宇宙中标准的恒星系统。“实际上最常见的宜居行星会不会是一颗环绕双星运转的行星呢？”我们可以想象，这些环绕双星的行星上的人在太空中寻找其他有生命存在的行星时，他们会不会也有可能只会考虑这样的双星系统或多星系统。
通过开普勒望远镜、TESS计划和其他任务在太空中的探索和发现，科学家们正在发现越来越多的系外行星，供未来的科学家研究和建立模型。
开普勒任务为TESS和其他未来的任务奠定了基础，“开普勒为我们铺平了道路。”或者说走出了一条路，卡特尼格说道。1992年，当首席研究员威廉·伯鲁基（William Borucki）首次提出这个计划时，开普勒任务被认为是一个靠不住的有太大风险的任务，伯鲁基经过多次不懈的努力后该计划才获得了批准。
然后，经过了4年的太空扫描观察和许多地外行星的发现，2013年5月，由于机械故障，主任务突然中断。维持太空望远镜定向的4个反作用轮中有两个断裂，导致开普勒失去了作为行星猎手的作用。但是科学家们还没有做好与开普勒望远镜最后告别的准备。
科学界很快发现，他们可以利用太阳辐射的压力稳定望远镜，使其视野沿着地球轨道的平面继续观察新一片天空区域达83天左右。2014年，美国宇航局批准了第2个名为K2的开普勒任务，并再次开始了源源不断的地外行星的新发现。
如今，开普勒太空望远镜即将完成它的历史使命：预计在未来几个月内它的燃料将会耗尽。但这并不意味着对开普勒新发现地外行星的探索任务的终结。对开普勒和K2任务的数据进行筛选可能需要大约10年时间，这一过程将会带来更多系外行星的发现。
在两次开普勒任务期间，开普勒太空望远镜所做的不仅仅是积累了大量的科学数据，这些数据同时也改变了我们对宇宙以及对我们在宇宙中位置的认识。
资料来源csmonitor.com
责任编辑 彦隐