拍摄太空照片

寻找太阳系外行星上的生命一直以来都是科幻小说的主题，但加州大学圣巴巴拉分校的一个由海辛-西蒙斯基金会支持的研究小组现在正在开发这种技术。

在过去的三十年里，天文学家发现了太阳系外的4000多颗行星，这些行星被称为系外行星。除了少数几个外，所有这些都是通过测量它们对我们从它们的宿主恒星接收到的光的微小影响而间接探测到的。这些影响是如此微小，以至于只能用最先进的精密仪器来测量。

即使有这样的仪器，安装在世界上最好的天文台上，这些间接的方法在发现离它们的主恒星相当近的行星上是最好的，通常是地球-太阳距离的一小部分。更重要的是，较大的行星比较小的行星有更强的信号。因此，类似于地球和火星的小型岩石行星比类似于木星和土星的气态巨行星更难被探测到。

物理学教授本杰明·马津(Benjamin Mazin)说:“由于这种观测偏差，我们发现的类地行星非常少。”马津的实验室是加州大学圣巴巴拉分校这项新研究的带头人。

寻找外星生命的迹象不仅需要探测小型的岩石行星，还需要收集它们的光来寻找生物特征。这些化学或物理的存在表明生命可能存在。

“通过测量岩石系外行星的大气成分来获取其生物特征，需要一种新的观测方法，”Mazin说。这种新方法就是直接成像，就像拍摄另一个太阳系的高科技照片一样。

重要的是，直接成像将使科学家能够利用光谱学研究系外行星大气的化学成分。本质上，研究人员把通过行星大气的光分解成其组成波长，就像棱镜把阳光分解成彩虹一样。颜色的出现和消失表明了光与什么化学物质相互作用，其中一些可能是生物信号，如分子氧。

这一切都很好，但是由于种种原因，系外行星很难直接成像。这些潜在的宜居星球轨道上的恒星比它们本身要亮100多万倍。在现代望远镜中，地球大气层和高度复杂的镜面、透镜和滤光片链也会使星光发生扭曲。Mazin解释说，眩光经常会掩盖行星上的光。

他说:“给附近的太阳系拍照是天文学中最具技术挑战性的事情之一，主要是因为地球的大气层把照片搞得一团糟。”“这就像试图通过被雨淋透的挡风玻璃拍照一样。”

距离是最大的挑战。这些星系如此遥远，以至于在天空中，一颗普通恒星与它的行星之间的夹角比流感病毒在你的视野中与你保持一臂距离的夹角还要小。这种微小的星与星之间的明显分离，使得来自偏离轨道的星光的眩光最强烈的地方成为了这颗行星。

马津实验室是一个由多所大学组成的天文学家团队的一部分，该团队由海辛-西蒙斯基金会(hesing – simons Foundation)投资，旨在推动直接成像技术的发展。他们的目标是开发出足够灵敏的仪器，从地面天文台探测和描述附近的温带、地球大小的行星和低质量恒星。

这个团队的专业领域从超灵敏的光探测器和自适应光学(消除了大部分由地球大气造成的失真)到星光抑制系统的设计和先进的成像算法。

加州大学圣巴巴拉分校(UC Santa Barbara)开发了一种强大的新型超导光子传感器，名为MKID，并将这些探测器与位于夏威夷的8米口径斯巴鲁(Subaru)望远镜整合在一起。该大学将利用hesing – simons的资金开发将MKID数据转化为科学发现所需的数据处理算法。该团队还将使用MKID数据的快速流来改进高速自适应光学。

Mazin说:“我觉得没有什么问题比这更需要解决了。”“了解附近的行星可以告诉我们很多关于我们自己和我们在宇宙中的位置的信息。”

海辛-西蒙斯基金会是一个位于加州洛斯阿尔托斯和旧金山的家庭基金会。该基金会与许多合作伙伴共同努力，推动气候和清洁能源领域的可持续解决方案，推动突破性的科学研究，加强我们最年轻的学习者的教育，支持所有人的人权。