浙江
該計劃如能實施，將有望為人類的“終極謎題”提供確切答案。
藝術家筆下描繪的宜居系外行星。ESO / M. Kornmesser
當前最強大的望遠鏡也只能隱約窺見遙遠系外行星大氣層的部分特征，其精度尚不足以獲得能夠確認那里存在“生命”的細節。而近日W.M.凱克空間研究所發布的一份報告，就建設所謂“大型系外行星干涉儀（Large Interferometer For Exoplanets，LIFE）”的計劃進行了闡述。該計劃如能實施，將有望為這個人類的“終極謎題”提供確切的答案。
需要承認的是，系外行星的確很難進行觀測。首先在視覺上，它們離宿主恒星非常近，而且主星要比它們亮幾十億倍。人們通常使用所謂的“日冕儀（coronagraph）”來繞過這一障礙。日冕儀能夠物理性地阻擋主星發出的光，以便望遠鏡捕捉到行星的反射光。NASA尚未升空的“宜居行星天文臺（Habitable World Observatory，HWO）”就打算使用這種技術，這種技術在捕捉可見光和紫外線方面非常有效。
但在尋找宜居行星方面，中紅外波段的輻射卻尤為有用。在中紅外波段上，行星和恒星的對比度沒有那么高，這使得望遠鏡能夠對行星本身產生的紅外線而非反射光進行觀測。
更重要的是，在中紅外波段的輻射中，包含了很多與生物有關的標志物光譜特征。這些標志物包括臭氧、甲烷、水、二氧化碳，甚至是被認為是“終極（capstone）”標志物的磷化氫。
要構建這樣一個能夠捕捉中紅外波段信號的觀測系統絕非易事。韋布望遠鏡是一臺紅外望遠鏡，其體積已經相當龐大——但要有效隔離系外行星，用足夠高的分辨率對其進行觀測，并提供足夠高精度的行星大氣圖譜，仍然心有余而力不足。更何況，望遠鏡越大，裝進運載火箭就越困難。有鑒于此，LIFE項目的設計師想到了一個替代方案——發射一個太空望遠鏡“編隊”，在太空中組建一個“消零干涉（null interferometry）”觀測矩陣。
根據設想，未來會有多臺獨立的太空望遠鏡升空，然后組成一個“不系帶”的觀測編隊。編隊成員彼此相隔數十至數百米。每臺望遠鏡收集到的數據都會被傳輸至中央“旗艦”上，然后在那里接受一系列復雜處理。經過處理之后，中央主星的強光會被消除，行星本身的熱信號會被增強。
計劃聽上去不錯，但實施起來并不容易。事實上，在LIFE計劃被提出之前，已經有兩個類似計劃——NASA的“類地行星發現者干涉儀（Terrestrial Planet Finder-Interferometer）”和ESA的“達爾文（Darwin）”計劃因技術不成熟而被取消。
不過報告指出，天體光子學領域的突破，已經極大地縮小了光學儀器的尺寸；航天發射成本的持續下降，也有望使頗具挑戰性的編隊飛行在未來幾年內成為可能。LIFE計劃的可行性正在日漸提高。它將成為HWO的絕佳搭擋，從不同的角度研究同一個課題。
HWO將專注于可見光和紫外線波段的觀測；而LIFE將在中紅外波段上進行探測——了解它們的溫度、大小和大氣組成。二者結合對于排除“誤報”至關重要，因為很多看上去與生命有關的標志物特征，可能并非由生物過程產生。
HWO和LIFE兩個項目目前都處于設計開發階段，它們可能會在2040年代同期升空。技術的發展終于讓人類走到了一個有可能通過找到相關證據，來證明我們在宇宙中是否孤獨的時代。而接下去的緊迫任務，是解決錢的問題。
參考
Exploring Exoplanets with Interferometry
https://arxiv.org/abs/2606.10108
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