互动科普

开普勒任务发现了2321个系外行星候选体，取得了巨大的成功。实际上，这个任务的计划曾经4次落选。从计划开普勒任务时，娜塔莉·巴塔哈博士就参与了该项目，现在她在NASA艾姆斯研究中心工作。

Newton：开普勒任务的意义是什么呢？

巴塔哈：我们最终的目标，就是能够揭示出在我们头上的天空中，哪些恒星有着存在生命的行星。在银河系里，除了我们之外，还有别的生命吗？这应该是人人都会想知道的问题。那么，怎么做才能回答这个问题呢？

为了发现类似地球这样的行星，就必须要建造空间探测器。那么，这个空间探测器必须要达到什么样的探测深度才可以呢？100光年远，还是5000光年远？假如我们知道类似地球的行星大概有多少的话，就能决定我们需要多深的探测深度。为此，开普勒任务的一个主要目的，就是要搞清楚“恒星中，有多大比例会存在地球尺度的行星”，也就是计量类地行星的数目。

Newton：原来是以发现地外生命为目的的啊，一般人们都会认为，地外生命是科幻电影中才有的。

巴塔哈：在过去，确实是很难认真谈论地外生命的话题，但是在可居住带中，的确发现了如地球大小的行星存在，这使得很多人开始认为“在这颗行星上可能有生命”。可以说，在转变人们对地外生命的看法方面，开普勒任务起到了很大的作用。

一封邮件开启了参加开普勒计划的大门

Newton：参与任务的契机是什么？

巴塔哈：那还是在开普勒任务启动之前的事情。现在担任开普勒任务首席研究员的比尔·博鲁茨基，曾经参加过望远镜的建设。这个望远镜用于在地面上使用凌星法寻找系外行星。

关于用凌星法探测行星，我认为是有问题的。“真的能够观测到运行到恒星前面的行星吗？”除了行星的因素，还有很多因素会使恒星发生光度的周期性变化，例如恒星的磁场活动、黑子、耀斑等现象。由于这是太阳这样的恒星普遍存在的现象，所以想要检验是否会对探测造成问题。

因此我给比尔发了一封电子邮件，探询如何解决这样的问题。实际上，这个时候比尔的项目申请已经被驳回了4次，而第4次驳回的理由正是这个问题。所以是一个绝好的时机。第二年，我在项目书中撰写了《恒星的周期性光变》的一章，探讨了行星的凌星现象与恒星表面其他现象之间的区别。这个提案终于被NASA采用，我的研究也随之踏出了第一步。

Newton：在NASA，你进行什么样的研究？

巴塔哈：比如说，决定开普勒卫星最终应该观测哪一块天区。任务团队原本想要观测北天的银河，因为那个方向上有很多的恒星，也容易在地面上进行跟踪观测。

而我的提议是，不去看银河中心的方向，而是向着稍微横向的方向去观测旋臂部分。因为夜空中的银河中心部位有很多明亮的巨星，这会削弱我们想要观测的G型星的光。在银河的横向上，想要观测的星很多，而且妨碍我们的巨星也少。

Newton：选择合适的观测方向，与能够发现2321个行星候选体之间，也是相关的。

开普勒的观测范围是银河系中极小的一部分

开普勒卫星能够探测夜空中深达3000光年的范围。这对于直径长达10万光年的银河系来说是非常小的一部分。经过16个月的观测，它从中发现了2321个行星候选体。

开普勒任务的下一个目标是研究恒星的大气

Newton：2012年4月，NASA决定延长开普勒项目。你们在延长期打算取得什么样的成果呢？

巴塔哈：想要搞清楚行星的质量和密度的分布。随着跟踪观测的紧密进行，既能测定小行星的质量，也能知道处于可居住带内的地球尺度的行星所占的比例有多少，甚至是岩石型行星的比例也想要搞清楚。

而实现这一目标，需要天文学各个领域的参与，也就是尝试对行星进行跟踪观测。比如说，如果能够使用在西属加那利群岛上的新望远镜“HARPS-N”的话，就能推算出开普勒22b的质量，进而了解它上面的成分。希望这一切都能实现。

Newton：在开普勒任务之后，有必要做怎样的研究呢？

巴塔哈：根据开普勒卫星的观测结果，我们已经知道在银河系中存在着很多如地球般大小的行星。接下来就要研究行星的大气和组分，设计那些能够观测其中是否有反映生命存在的化合物的探测器。准备进行大气观测的目标恒星已经有几颗了，虽然现在的进展还很慢，但是已经知道这种观测是可能实现的。

Newton：谢谢！

（本文发表于《科学世界》2013年第2期）