导读宇航局的探空火箭将观察附近的一颗恒星,以了解星光如何影响系外行星的大气——这是寻找太阳系外生命的关键信息。使用2019年首次发射的更新

宇航局的探空火箭将观察附近的一颗恒星,以了解星光如何影响系外行星的大气——这是寻找太阳系外生命的关键信息。使用2019年首次发射的更新仪器,该任务有了一个新目标:小犬座中最亮的恒星南河三号。但它的问题仍然是一样的:恒星的光如何影响围绕它运行的行星上的潜在生命迹象?

来自附近系外行星宿主恒星的过渡区辐照度的亚轨道成像光谱仪(SISTINE-2)任务将于11月8日首次有机会从新墨西哥州的白沙导弹靶场发射。

回答宇宙中其他地方是否存在生命的问题充满了技术挑战。我们还不能前往其他恒星周围的行星(称为系外行星)亲眼看看。我们的望远镜也不够强大,无法看到它们的表面。

相反,天文学家观察系外行星的大气层,寻找与生命相关的化学物质痕迹。水、甲烷、氧气、臭氧和其他所谓的生物标志物产生独特的光模式,望远镜可以从远处探测到。但要正确解释它们,天文学家必须观察这颗行星的恒星。

科罗拉多大学博尔德分校的天体物理学家、该任务的首席研究员凯文·弗朗斯(KevinFrance)说:“行星大气层和来自主星的紫外线之间的相互作用决定了哪些气体是最好的生物标志物。”

例如,某些紫外线(UV)波长可以分解二氧化碳,释放单个氧原子与其他氧原子结合形成分子氧(由两个氧原子组成)或臭氧(由三个氧原子组成)。发出足够光的恒星可以在它们的行星上产生虚假的生物标志物,让天文学家在错误的地方寻找。

一枚探空火箭从新墨西哥州的白沙导弹靶场发射。图片来源:宇航局/白沙导弹靶场

SISTINE团队旨在通过创建每种恒星发出的波长的指南来避免这种困境。有许多不同类型的恒星,我们还没有完整地了解它们的光输出或其随时间的变化情况。通过星光目录,科学家们可以估计检测到的生物标志物是生命的潜在迹象还是由讨厌的星光制造的错误信号。

在即将到来的飞行中,SISTINE-2将观察大约11.5光年外的南河三号A。南河三A是一颗F型恒星,比我们的太阳稍大、更热、更亮。虽然它没有任何已知的系外行星,但研究南河星A可以帮助我们了解整个宇宙中的F型恒星及其系外行星。

“了解这些恒星的紫外光谱将帮助我们在未来的NASA天文台中找到最有希望的星-行星环境,”France说。

SISTINE-2包括望远镜和称为光谱仪的仪器,可将光分解成不同的颜色。SISTINE-2将专注于100至160纳米的紫外线,该范围包括已知会产生假阳性生物标志物的波长。通过将他们的数据与来自其他F型恒星的X射线、极紫外和可见光的现有观测相结合,该团队希望组装一个参考光谱,以帮助天文学家解释围绕F型恒星运行的系外行星上的生物标志物。

SISTINE-2也在测试硬件。在2019年的飞行之前,该团队在仪器的镜子上应用了增强型氟化锂光学涂层,以提高其紫外线反射率。大约三年后的结果有助于评估这种特殊涂层是否适用于更大、更长时间的太空任务。

与2019年的飞行一样,该仪器将在探空火箭上发射,这是一种小型亚轨道火箭,可在返回地球之前在太空中进行短暂的观测。SISTINE-2将上升到大约174英里(280公里)的高度以获取紫外线,否则会被我们的大气吸收,SISTINE-2将观察南河三号A大约五分钟。然后仪器将返回地球,通过降落伞下降以进行恢复和翻新。

该团队希望软着陆有助于快速周转,为2022年7月在澳大利亚Nhulunbuy的阿纳姆航天中心进行的第三次发射做好准备。在那里,一台翻新的SISTINE仪器将分别观测半人马座阿尔法星A和B、G和K型恒星,它们与我们的太阳相似但稍冷,以及离我们最近的此类恒星。该系统也是比邻星的家园,这是一颗由距离最近的已知系外行星比邻星B运行的冷红矮星。这些观测将为不断增长的恒星目录添加额外的条目——这是寻找生命的小而关键的步骤。