清華大學(xué)天文學(xué)導(dǎo)論-14系外行星

1、天文學(xué)導(dǎo)論,第6講系外行星Exoplanets (planets around other stars),（與地外生命）,本講內(nèi)容,引言：系外行星存在的證據(jù)方法：探測(cè)系外行星的5大技術(shù)歷史：不該有行星的脈沖星特征：系外行星與太陽(yáng)系大不同方向：尋找類(lèi)地行星的宏偉計(jì)劃目的：搜尋地外生命與智慧生命,1。引言：系外行星存在的證據(jù),哥白尼普遍性原則：我們所處的宇宙小小角落只不過(guò)是宇宙浩瀚星海中的“普通”一員，沒(méi)有任何理由認(rèn)為我們的太

2、陽(yáng)系是宇宙中的特殊存在我們居住的這顆“普通行星”圍繞著一顆“普通恒星”運(yùn)轉(zhuǎn)，這顆“普通恒星”處于一個(gè)“普通星系”中的一個(gè)“普通區(qū)域”，而這個(gè)“普通星系”也處于宇宙中的一個(gè)“普通區(qū)域”,問(wèn)題所在,,,,這顆行星很暗弱,它的母恒星使它幾乎不可見(jiàn),為什么不用最好的望遠(yuǎn)鏡去看一看鄰近的恒星有沒(méi)有行星? 有沒(méi)有“地球”? 有沒(méi)有“人”？問(wèn)題是行星很黯淡，十分靠近它們的恒星，恒星比行星要亮~109倍,塵埃盤(pán)(Dust Disks)暗示行星的存

3、在,目前最好的望遠(yuǎn)鏡實(shí)際上“基本上看不到”恒星周?chē)男行?，特別是處在地球這樣位置的地球這樣的行星太陽(yáng)系形成的理論：太陽(yáng)系被認(rèn)為是產(chǎn)生于一個(gè)環(huán)繞著恒星的由氣體和塵埃組成的轉(zhuǎn)動(dòng)著的吸積盤(pán)（氣體塵埃盤(pán)）所以，如果我們的理論正確，我們應(yīng)該在宇宙中別的地方看到類(lèi)似的盤(pán)，行星可能從中產(chǎn)生塵埃盤(pán)十分常見(jiàn)，事實(shí)上所有新誕生的恒星都有,獵戶(hù)星云中正在形成行星的地方：塵埃盤(pán)輪廓,太陽(yáng)系大小,,熱氣體的光學(xué)發(fā)射線(xiàn),ionized oxygen (blu

4、e), hydrogen (green), and nitrogen (red),新形成恒星,獵戶(hù)星云中的側(cè)對(duì)地球的原行星盤(pán),熱氣體的光學(xué)發(fā)射線(xiàn)（蘭、綠、紅）,發(fā)射線(xiàn)被濾掉,距離1500光年，直徑17倍太陽(yáng)系,HST的日冕觀(guān)測(cè)儀觀(guān)測(cè)到年輕恒星周?chē)膲m埃環(huán)或盤(pán)（即使大部分原行星盤(pán)消失以后），它們差不多位于太陽(yáng)系行星所在位置的外圍奇怪的是，一些塵埃環(huán)或盤(pán)的中央好像有空隙，難道這些地方已經(jīng)形成行星？,“越小越亮”,為什么在看不到行星時(shí)卻能

5、觀(guān)測(cè)到塵埃顆粒呢？因?yàn)閴m埃顆粒的合成光十分強(qiáng)！給定質(zhì)量M一個(gè)行星 r~1000km，許多塵埃 r~1微米塵埃反射星光的總亮度是一個(gè)行星的1012 倍每塊巖石的（反射）亮度正比于r2，巖石的數(shù)目反比于r3顆粒越小，則它們所反射的總的恒星光越多,塵埃盤(pán),地面望遠(yuǎn)鏡圖像,HST圖像,著名的繪架座β星的塵埃盤(pán)側(cè)對(duì)著地球,仔細(xì)觀(guān)測(cè)會(huì)發(fā)現(xiàn)塵埃盤(pán)是彎曲的，在上下擺動(dòng)，可能是一個(gè)大質(zhì)量行星的引力作用使塵埃盤(pán)扭曲,繪架座β– b：一顆巨行

6、星,,繪架座β的塵埃盤(pán)與巨行星,,繪架座β-b的公轉(zhuǎn),,2003,2009,首次證實(shí)最年輕的行星：繪架座β-b,年齡：幾百萬(wàn)年,塵埃盤(pán)普遍存在,實(shí)質(zhì)上每一個(gè)新生的恒星周?chē)加幸粋€(gè)塵埃盤(pán)如果相信塵埃盤(pán)和行星同時(shí)形成，這就是說(shuō)每一顆恒星周?chē)鷮?shí)質(zhì)上都有行星塵埃盤(pán)的觀(guān)測(cè)為行星在宇宙中無(wú)處不在提供了重要的線(xiàn)索但是也許形成塵埃盤(pán)時(shí)并未產(chǎn)生行星，而且即使行星形成，我們也不清楚它們是什么這些證據(jù)是間接的，對(duì)這些“虛幻的行星”有沒(méi)有更好的證據(jù)？,

7、2。方法探測(cè)系外行星的5大技術(shù),系外行星探測(cè)技術(shù)1：直接成像法,通過(guò)天文望遠(yuǎn)鏡進(jìn)行觀(guān)測(cè)時(shí)，由于恒星過(guò)于明亮而無(wú)法發(fā)現(xiàn)行星。在遮擋恒星光的情況下進(jìn)行觀(guān)測(cè)就可以分辨出行星。在天文望遠(yuǎn)鏡上加裝日冕儀，降低恒星亮度，直接拍攝行星。,HR 8799 (Keck),北落師門(mén)（HST）,北落師門(mén)b（Fomalhaut b）：年輕的行星,北落師門(mén)：1等亮星，距離25光年，年齡1-3億年偏心的橢圓塵埃殘骸盤(pán)（~柯伊伯帶）25等行星共同的自行

8、圍繞北落師門(mén)公轉(zhuǎn)周期~870年距北落師門(mén)199AU~海王星到太陽(yáng)距離的4倍質(zhì)量 < 3倍木星,HST，日冕儀，600nm,HR 8799bcd：放大版的太陽(yáng)系,HR 8799：飛馬座6等星，距離130光年，年齡約6000萬(wàn)年dcb分別在24、38和68個(gè)天文單位處繞恒星轉(zhuǎn)動(dòng)，周期100、190和460年，質(zhì)量分別為木星的10、10和7倍同一軌道平面內(nèi)逆時(shí)針旋轉(zhuǎn)（垂直視線(xiàn)）,6個(gè)直接成像系外行星與太陽(yáng)系的比較,系外行星探測(cè)

9、技術(shù)2：天體測(cè)量學(xué)法,原理：雙星系統(tǒng)圍繞它們的共同質(zhì)心轉(zhuǎn)動(dòng),,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,恒星的反射（Reflex Motion）運(yùn)動(dòng)或稱(chēng)擺動(dòng),,恒星和它的行星環(huán)繞它們的共同質(zhì)心轉(zhuǎn)動(dòng)。如果質(zhì)量相等，則轉(zhuǎn)動(dòng)中心在兩者中間；實(shí)際上，恒星質(zhì)量遠(yuǎn)大于行星，所以轉(zhuǎn)動(dòng)中心更靠近恒星（甚至在其內(nèi)部）當(dāng)行星轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，恒星沿較小的軌道轉(zhuǎn)動(dòng)，但兩者的軌道周期相等恒星軌道的大小取決于行星的質(zhì)量和兩者之間的距離：大質(zhì)量行星（如木星）

10、使恒星的運(yùn)動(dòng)顯著行星越靠近恒星，則恒星的擺動(dòng)越大（周期越?。┧?，原則上即使看不到行星，我們也能從恒星的運(yùn)動(dòng)得知行星（伴星）的存在,天體測(cè)量學(xué) Astrometry,天體測(cè)量學(xué)：高精度測(cè)量恒星在天球上的位置移動(dòng)測(cè)量恒星的微小擺動(dòng)非常困難，已有幾十年的歷史,,,,,,,,,,,,,,,行星對(duì)其母恒星的運(yùn)動(dòng)軌跡所造成的干擾,怎樣做?,如果觀(guān)測(cè)到一個(gè)恒星在做某種軌道（反射）運(yùn)動(dòng)，我們可以確定恒星運(yùn)動(dòng)的軌道周期恒星運(yùn)動(dòng)的軌道速度由

11、此可以確定引起恒星做反射運(yùn)動(dòng)的天體（行星或褐矮星）的質(zhì)量和其到恒星的距離,“外星人”看我們太陽(yáng)的擺動(dòng),從32.6光年處所看到的由木星的引力所造成的太陽(yáng)的位置移動(dòng),系外行星探測(cè)技術(shù)3：視向速度法,,恒星的視向速度（隨時(shí)間變化的）曲線(xiàn),,,,多普勒效應(yīng)發(fā)揮威力,視向速度測(cè)量 radial velocity measurements：應(yīng)用多普勒效應(yīng)高精度測(cè)量恒星靠近或遠(yuǎn)離我們的速度（即恒星的視向運(yùn)動(dòng)）由多普勒效應(yīng)得到恒星的反射運(yùn)動(dòng)的精度遠(yuǎn)

12、遠(yuǎn)高于天體測(cè)量方法（早期）絕大部分系外行星由此方法間接發(fā)現(xiàn),系外行星探測(cè)技術(shù)4：凌星法,當(dāng)行星運(yùn)行到恒星前面時(shí)，會(huì)遮擋很小一部分恒星光，而使得恒星周期性地變暗,事實(shí)上并未看到行星,HD 209458 被行星凌星（第一個(gè)）,恒星亮度僅下降1.5%?。?999年11月）,,凌星開(kāi)始,目前COROT精度高達(dá)萬(wàn)分之幾！,儒略日,,由恒星亮度的變化可推算出行星的大小，進(jìn)而可估算行星的密度（推測(cè)物態(tài)、成分等）由于凌星，對(duì)此行星的了解要多于其它

13、系外行星。它的體積比木星稍大，但是質(zhì)量更小，說(shuō)明其密度很低，甚至低于土星（太陽(yáng)系密度最低的行星）,系外行星探測(cè)技術(shù)5：微引力透鏡法,當(dāng)一顆恒星及其行星從遠(yuǎn)處背景恒星前經(jīng)過(guò)時(shí)，引力透鏡效應(yīng)增強(qiáng)背景恒星的亮度，從而能夠顯示恒星及其行星的存在,OGLE-2005-BLG-390,b,,背景恒星,系外行星探測(cè)技術(shù)6：時(shí)間測(cè)量法,,3。系外行星早期探測(cè)的曲折歷程,早期的系外行星探測(cè)利用天體測(cè)量學(xué)技術(shù)1969年，范德坎普van de Kamp

14、聲稱(chēng)探測(cè)到了一個(gè)很近的矮星的周期擺動(dòng)：由兩個(gè)木星質(zhì)量大小的行星引起，一個(gè)軌道周期為12年，另一個(gè)26年 人們質(zhì)疑：如何僅用10年數(shù)據(jù)得到12年或26年的擺動(dòng)周期？并且也沒(méi)得到進(jìn)一步確認(rèn)此結(jié)果雖廣為流傳，但是相信它的人越來(lái)越少,,1983年，Harrington 等聲稱(chēng)發(fā)現(xiàn)恒星VB8更大的擺動(dòng)。這一次引起擺動(dòng)的行星質(zhì)量必須很大,估計(jì)為木星的50倍兩年后，McCarthy 聲稱(chēng)真正觀(guān)測(cè)到了這顆行星：利用斑點(diǎn)干涉測(cè)量法（speckle

15、 interferometry）過(guò)濾掉明亮的恒星光許多人企圖重復(fù)他們的結(jié)果，都未成功“是不是外星人意識(shí)到地球人在注視他們而隱藏起來(lái)了？”結(jié)果是，尋找系外行星在天文界變得臭名昭著,脈沖星行星,1991年，利用周期性的反射運(yùn)動(dòng)原理成功發(fā)現(xiàn)了第一顆系外行星但仍有一個(gè)障礙：這個(gè)行星位于一個(gè)不應(yīng)該有行星的一個(gè)脈沖星（中子星）旁大質(zhì)量恒星爆炸（超新星爆發(fā)）后形成中子星。任何恒星原有的行星會(huì)被超新星的沖擊波蒸發(fā)掉或被拋到星際空間。因此，中子

16、星應(yīng)該是“絕對(duì)”不會(huì)有行星的,脈沖星是傾斜的自轉(zhuǎn)磁中子星,,脈沖星應(yīng)該不會(huì)有行星,系外行星探測(cè)技術(shù)6：時(shí)間測(cè)量法,1991年，兩個(gè)脈沖星研究小組報(bào)道了不可能的脈沖星行星行星引力使得脈沖星做周期性的軌道運(yùn)動(dòng), 從而周期性地改變脈沖的到達(dá)時(shí)間英國(guó)小組發(fā)現(xiàn)脈沖星 PSR1829-10 的脈沖到達(dá)時(shí)間在周期性改變，但行星是由于程序錯(cuò)誤生成的美國(guó)小組發(fā)現(xiàn)脈沖星 PSR B1257+12 的脈沖信號(hào)也存在周期性的提前和推遲到來(lái)兩個(gè)周期 ?

17、 兩個(gè)行星,現(xiàn)在相信PSR B1257+12系統(tǒng)有至少3個(gè)行星：一個(gè)質(zhì)量小于地球，另兩個(gè)質(zhì)量是地球的3-5倍,正常恒星有行星？,脈沖星有行星。不該有，但的確有。即便有，也是奇怪的，原因？顯然，這并不令地球人滿(mǎn)意：我們真正關(guān)心的是類(lèi)太陽(yáng)恒星是否有行星：類(lèi)太陽(yáng)恒星的行星可能是舒適的，可能有像地球那樣的環(huán)境，并由此可知我們的太陽(yáng)系是不是獨(dú)特的,正常恒星有行星？,如果恒星有行星繞轉(zhuǎn)，恒星則會(huì)前后擺動(dòng) ，因此恒星的輻射波長(zhǎng)會(huì)周期性地變大和變

18、小但是，波長(zhǎng)變化很小，木星對(duì)太陽(yáng)的影響為大約10米/秒，對(duì)其它行星則更小當(dāng)時(shí)世界上最好望遠(yuǎn)鏡的多普勒測(cè)量精度大約是100米/秒（光譜分辨率）相對(duì)地，脈沖星的脈沖到達(dá)時(shí)間的周期性提前和延遲更容易捕捉（時(shí)間分辨率）,艱苦而遲緩的觀(guān)測(cè)工作,大多數(shù)人放棄了多普勒效應(yīng)這種技術(shù)，因?yàn)橐蟮木缺却蠖鄶?shù)人所能得到的精度要高1000倍之多！但仍有少數(shù)不被天文界注意的小組孜孜不倦數(shù)十多年來(lái)提高這種技術(shù)的精度，降低測(cè)量誤差補(bǔ)償望遠(yuǎn)鏡溫度變化所產(chǎn)生

19、的誤差模擬并改正大氣條件變化（最困難，自適應(yīng)性光學(xué)）逐步改進(jìn)儀器和數(shù)據(jù)分析技術(shù)到了1995年......,瑞士天文學(xué)家馬約爾（Mayor）和奎洛茲（Queloz）令世人驚駭?shù)匦?多普勒效應(yīng)成就了地球人的“初級(jí)”夢(mèng)想！,幾十年的辛勤工作，多普勒測(cè)量技術(shù)提高到驚人的每秒幾米的精度！但仍然不足以找到像木星這樣的行星，所以它們并不奢望發(fā)現(xiàn)行星他們只是希望發(fā)現(xiàn)環(huán)繞鄰近恒星轉(zhuǎn)動(dòng)的矮星或褐矮星（雙恒星系統(tǒng)）但有一特殊恒星， 51 Peg

20、asi (飛馬座) （類(lèi)似于太陽(yáng)的G 型星），的確在行為奇怪地……,恒星的視向速度（隨時(shí)間變化的）曲線(xiàn),第一顆系外行星真奇怪,飛馬51恒星視向速度變化超過(guò)100米/秒，周期4.2天。造成速度變化大的兩種可能：一個(gè)質(zhì)量大但遠(yuǎn)離恒星的矮星一個(gè)質(zhì)量小但靠近恒星的行星如此快速的軌道運(yùn)動(dòng)說(shuō)明這個(gè)天體不僅小而且十分靠近飛馬51!這個(gè)不可見(jiàn)的天體質(zhì)量約為木星的一半（兩倍土星，但它環(huán)繞飛馬51運(yùn)動(dòng)的距離僅有 0.05 AU：比水星到太陽(yáng)的距離還

21、要近8倍左右！,Hot Jupiters 熱木星?,即便真實(shí)，它一點(diǎn)不像太陽(yáng)系中的行星！質(zhì)量為木星一半的行星應(yīng)該是一個(gè)氣態(tài)巨行星。但它十分靠近恒星，相當(dāng)于在恒星表面掠過(guò)，它到底在干什么？,依然懷疑主導(dǎo),激動(dòng)人心！第一顆系外星系找到了毋容置疑，除了媒體沒(méi)有人真正相信 Mayor and Queloz 的結(jié)果 已多次知道尋找系外行星是癡心妄想；數(shù)據(jù)如同垃圾這類(lèi)行星（大質(zhì)量木星比水星還要靠近恒星）沒(méi)有什么意義。我們認(rèn)為我們理解了行星

22、是如何形成的，因此這類(lèi)行星“沒(méi)有”權(quán)利存在但是接著……,來(lái)自舊金山一個(gè)沒(méi)有名氣大學(xué)的兩個(gè)沒(méi)有名氣的天文學(xué)家 Geoff Marcy （馬西）和 Paul Butler 也莊嚴(yán)地 宣布,確認(rèn)第一顆系外行星的身份,多年來(lái)Paul Butler and Geoff Marcy也在提高多普勒效應(yīng)測(cè)量的精度對(duì)環(huán)繞G型恒星的矮星多年巡天，得到大量數(shù)據(jù)，但沒(méi)有分析，因?yàn)樗麄兊木群蚆ayor and Queloz的類(lèi)似，精度太差不會(huì)發(fā)現(xiàn)木星之類(lèi)

23、的天體。所以不奢望發(fā)現(xiàn)行星當(dāng)耳聞Mayor and Queloz的結(jié)果后，他們開(kāi)始分析自己的數(shù)據(jù)。碰巧他們也觀(guān)測(cè)了51 Peg, 并發(fā)現(xiàn)該恒星的擺動(dòng)與Mayor and Queloz發(fā)現(xiàn)的完全一致兩個(gè)小組能夠發(fā)現(xiàn)如此小的擺動(dòng)是因?yàn)檫@顆行星太靠近恒星了。假如把它放得遠(yuǎn)一點(diǎn)，例如木星的位置（5 AU），則恒星擺動(dòng)會(huì)變得小得觀(guān)測(cè)不到！,發(fā)現(xiàn)一些恒星的擺動(dòng)復(fù)雜，表明存在多個(gè)行星,系外行星系 Multiple Planet Systems,多

24、周期的視向速度曲線(xiàn),復(fù)雜的模式顯示出至少3個(gè)行星的證據(jù)：4.6天，0.5年和3年的周期,,4。系外行星的統(tǒng)計(jì)特征： “與太陽(yáng)系大不同”,質(zhì)量大，距恒星近熱木星,,2001 List of Planets, found using the Doppler technique.,,,Mercury’s Orbit,,Venus’ Orbit,Earth’s Orbit,,,質(zhì)量大，離恒星近,十分奇

25、怪的系外行星：相當(dāng)大，大于土星，有些甚至大于木星（太陽(yáng)系老大也相形見(jiàn)絀?。┻@些大質(zhì)量行星非?？拷鼈兊暮阈?！但在太陽(yáng)系，大質(zhì)量行星由氣體組成，位于外太陽(yáng)系,軌道橢,大多數(shù)系外行星的軌道非常橢，明顯不同于太陽(yáng)系,,,,,,,,,CoRoT-7b：第一顆系外巖質(zhì)行星,歐空局 ESA: 2006年12月27日發(fā)射，尋找圍繞其它恒星公轉(zhuǎn)的可居住的類(lèi)地行星,2009/02/03 CoRoT探測(cè)到質(zhì)量最小的系外行星,直徑為地球的1.7倍（凌星法）

26、質(zhì)量為地球的5倍（視向速度）密度為5.6（地球密度5.52）絕非氣態(tài)巨行星，~地球距離恒星為水星距太陽(yáng)距離的1/23，公轉(zhuǎn)周期20小時(shí)白天溫度2000度，夜間-200度惡劣條件，任何生命無(wú)法承受，地獄,“超級(jí)地球”,系外行星中大多為氣態(tài)巨行星超級(jí)地球：體積介于海王星和地球之間，質(zhì)量為地球的5-10倍是否為巖質(zhì)“10多”顆候選者對(duì)質(zhì)量與地球相近的系外行星進(jìn)行觀(guān)測(cè),水，而且是液態(tài)水,全新挑戰(zhàn)：正是對(duì)于外星生命的探尋液態(tài)

27、水是生命誕生的第一要素？發(fā)現(xiàn)位于可居住區(qū)域、適合生命存在的巖質(zhì)行星，距離其恒星不遠(yuǎn)也不近而存在液態(tài)的水,可居住區(qū)域 Habitable Zones,,可居住區(qū)域 Habitable Zones,,,2009年3月6日發(fā)射成功口徑0.95米，監(jiān)測(cè)星光變化（凌星），對(duì)（銀河系）固定天區(qū)（15萬(wàn)顆恒星）連續(xù)監(jiān)測(cè)3-4年 預(yù)計(jì)發(fā)現(xiàn)數(shù)百顆地球大小或更小的行星（特別是類(lèi)似地球軌道上的行星）估計(jì)類(lèi)太陽(yáng)恒星有多大的比例擁有類(lèi)地行星,前沿專(zhuān)題

28、詳見(jiàn)《環(huán)球科學(xué)》2011年第4期第51頁(yè),,,,,NASA宣布開(kāi)普勒觀(guān)測(cè)到715顆太陽(yáng)系外新行星,已有961（1700）個(gè)開(kāi)普勒望遠(yuǎn)鏡觀(guān)測(cè)對(duì)象被證實(shí)為行星。這些行星的大小大部分都介于地球和海王星之間（超級(jí)地球）。,Kepler-186行星系：宜居帶中地球大小行星,,Kepler-186行星系：宜居帶中地球大小行星,,我們呼喚：地球2.0，您在哪里？,,如何探測(cè)到生命的存在呢？,10枚探索太陽(yáng)系的探測(cè)器回望藍(lán)色的地球地球光譜的“缺失”?

29、 地球大氣層的構(gòu)成 ? 顯示生命存在的“生物標(biāo)志物”對(duì)生命進(jìn)行遠(yuǎn)程探測(cè)有可能實(shí)現(xiàn)的第一項(xiàng)證據(jù)生命特征本身是無(wú)法遠(yuǎn)距離探測(cè)的，但大氣層因?yàn)樯顒?dòng)而發(fā)生的變化可以從遠(yuǎn)距離探測(cè)惟一能明確證明生命存在的生物標(biāo)志物：氧、二氧化碳和水蒸氣的組合（光合作用）先以氣態(tài)巨行星為目標(biāo)：水、甲烷、二氧化碳,Exomoons,已探測(cè)到地球大小的系外行星探測(cè)技術(shù)已進(jìn)入類(lèi)地行星領(lǐng)域系外月球/衛(wèi)星是否可探測(cè)？可居性的？影響其行星的可居性？（月球-地

30、球）地球在宇宙中的地位？,5。目標(biāo)：未來(lái)30年找到“異域生命”？,Space Interferometry Mission (SIM),NASA are building a spacecraft called SIM (the Space Interferometer Mission) to look for the wobbling motions of stars with enough accuracy that someo

31、ne might even believe the results.SIM is scheduled for launch in 2009.Together with ground-based telescopes, it should find every Jupiter Mass planet within about 100 light years, by means of their reflex motions.,,達(dá)爾文

32、計(jì)劃（ESA）：概念,Darwin will be a flotilla of four or five free-flying spacecraft that will search for Earth-like planets around other stars and analyse their atmospheres for the chemical signature of life.,,概念,Terrestrial Pla

33、net Finder is a mission concept currently under study by NASA for a potential future mission suite. TPF would study all aspects of exoplanets: from their formation and development in disks of dust and gas around newly fo

34、rming stars to their suitability as abodes for life.,,30億美元的太空計(jì)劃：三選一,干涉測(cè)量法計(jì)劃：尋找生命分子（達(dá)爾文+TPF）簡(jiǎn)單日冕觀(guān)測(cè)法計(jì)劃：發(fā)現(xiàn)行星表面大陸配備外置式遮光裝置的日冕觀(guān)測(cè)法計(jì)劃：發(fā)現(xiàn)植物,低成本搜尋系外行星,M型矮星凌星巡天（200萬(wàn)美元）近紅外光譜儀（500萬(wàn)美元）激光頻率梳（10萬(wàn)美元）視向速度天文臺(tái)（5000萬(wàn)美元）系外行星衛(wèi)星（每個(gè)25萬(wàn)美

35、元）,2017 NASA：Transiting Exoplanet Survey Satellite（TESS 苔絲）,,2024: 歐洲將發(fā)射“柏拉圖”望遠(yuǎn)鏡：搜尋第二地球,柏拉圖望遠(yuǎn)鏡的設(shè)計(jì)目標(biāo)是搜尋近距離上圍繞類(lèi)太陽(yáng)運(yùn)行的系外行星,6。地外生命與文明的探索,太陽(yáng)系中的生命探索人類(lèi)的家園—地球地球上的生命來(lái)自隕石或彗星？火星：最熱鬧的搜尋目標(biāo)土衛(wèi)六泰坦（Titan）：類(lèi)似地球的大氣木衛(wèi)二歐羅巴（Europa）：地貌，可能的

36、地下海洋土衛(wèi)二（Enceladus）：可能的地下海洋金星：可能曾經(jīng)擁有海洋在尋找外星生命時(shí)，是否應(yīng)該超越以地球生命為依據(jù)而形成的對(duì)生命形態(tài)的思維定式？？？,搜尋地外智慧生物（SETI）,20世紀(jì)50年代，射電望遠(yuǎn)鏡分辨率（波長(zhǎng)）的提高，導(dǎo)致對(duì)外星智慧和文明的幻想和尋找搜尋地外智慧生物 SETI（Search for extraterrestrial intelligence）：分析來(lái)自宇宙的射電信號(hào)，確認(rèn)是自然過(guò)程產(chǎn)生的信號(hào)

37、還是經(jīng)過(guò)智慧生物加工過(guò)的信號(hào)。結(jié)果除了取得信號(hào)處理技術(shù)成就外，一無(wú)所獲，但發(fā)現(xiàn)和理解了宇宙射電信號(hào)的性質(zhì)（類(lèi)星體的發(fā)現(xiàn)）,與外星人的通訊頻率,能穿過(guò)地球和外星文明所在星球的大氣層，且避開(kāi)宇宙背景的無(wú)線(xiàn)電輻射的干擾1400兆赫茲頻率附近，宇宙背景噪音很小中性氫(H)的21厘米譜線(xiàn)和氫氧基(OH)的18厘米譜線(xiàn)? “水洞”搜尋地外文明的奧茲馬計(jì)劃，始于1960年NRAO 25米射電望遠(yuǎn)鏡21厘米：波江座ε星和鯨魚(yú)座γ星兩臺(tái)更大口徑

38、射電望遠(yuǎn)鏡在21厘米：660顆類(lèi)太陽(yáng)恒星美國(guó)“高分辨率微波巡視”計(jì)劃：阿雷西博305米射電望遠(yuǎn)鏡，100光年以?xún)?nèi)的約1000顆類(lèi)太陽(yáng)恒星1971年NASA提出“賽克洛普斯”計(jì)劃：1026面百米級(jí)直徑的天線(xiàn)陣列，分布在幾十千米范圍,1974年用阿雷西博305米射電望遠(yuǎn)鏡向武仙座M13球狀星團(tuán)（距離2.4萬(wàn)光年）智慧生物發(fā)射電報(bào),,,1972-1973年“先驅(qū)者”10和11號(hào)攜帶的向宇宙人致意的信件,1977年“旅行者”1和2號(hào)攜帶的“

39、地球之音”唱片,,歷史時(shí)刻！NASA確認(rèn)旅行者1號(hào)已飛出太陽(yáng)系,1977年9月5日“旅行者1號(hào)”發(fā)射，在經(jīng)歷漫長(zhǎng)的36年7天之后，它飛行了186.68億公里，進(jìn)入到恒星際空間，逃離了太陽(yáng)系 2013-09-13,地外生命的可能性：星際有機(jī)分子,天文觀(guān)測(cè)發(fā)現(xiàn)宇宙的星際空間存在著大量的有機(jī)分子，由氫、氧、碳、氮、硫、硅等元素構(gòu)成。前4種元素

40、是組成生命單元的細(xì)胞的蛋白質(zhì)和DNA的最基本的元素。DNA是細(xì)胞核中的一種復(fù)雜的分子，儲(chǔ)存了生命個(gè)體過(guò)程的信息。發(fā)生著孕育生命進(jìn)化的過(guò)程。盡管構(gòu)成生命的基本元素在宇宙中到處存在，但生命的形成和演化需要適宜的外部自然環(huán)境。,文明社會(huì)的估計(jì)—德雷克公式（1961）,R： 銀河系中的恒星誕生率Fp：擁有行星系統(tǒng)的恒星概率Ne：適合生命居住的行星平均數(shù)Fl：可居住生命并出現(xiàn)生命的行星的概率Fi：有生命的行星系統(tǒng)中出現(xiàn)智慧生命的概率

41、Fc：有智慧生命的行星系統(tǒng)中有能力進(jìn)行星際通訊能力 的概率L： 文明社會(huì)的壽命N： 銀河系中有文明社會(huì)的總數(shù):1000萬(wàn)？10萬(wàn)？,地外文明是嚴(yán)肅的科學(xué)問(wèn)題,地外文明是人類(lèi)長(zhǎng)期以來(lái)極其關(guān)注的話(huà)題大量有關(guān)外星人的科幻電影和小說(shuō)，把地外文明表現(xiàn)得淋漓盡致地球之外是否有生命？是一個(gè)嚴(yán)肅的科學(xué)問(wèn)題，一個(gè)需要思考和探索的科學(xué)問(wèn)題偶然 PK 必然 （ “費(fèi)米問(wèn)題” ）探尋宇宙中各種生命形式，不僅僅是為了尋找我們?cè)谟钪嬷械耐?，更是為了?/p>