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专用于系外环境的第一个太空任务获得绿灯

发布时间:2018-05-14  点击数:[32]

在欧洲空间局(欧空局)于3月20日选定发展任务之后,世界上第一颗专用于研究系外行星大气层的太空望远镜将于2028年发射。

大气遥感红外外行星大型勘测(ARIEL) - 将以4.5亿欧元(5.52亿美元)的预算建成 - 将绘制超过1000个我们自己以外的已知行星系统。伦敦大学学院的行星科学家,该任务的首席研究员Giovanna Tinetti说,它的使命是了解行星化学与环境之间的联系。到目前为止,系外行星探测器主要致力于寻找新行星并测量它们的大小,质量和轨道。 Tinetti说:“ARIEL真的可以给我们一个关于系外行星的全貌,它们是如何形成的以及它们如何演化的。”

天文台上的一台摄谱仪将研究穿过行星大气过滤的光线穿过主星的表面,揭示遮住身体的气体的化学指纹。该仪器还将尝试通过剔除身体在其身体后面移动时其星球发出的光线如何变化来提炼行星温度的估计值,从而揭示行星整体辐射的细节。 Tinetti表示,ARIEL将及时在快照中监测世界,以及衡量行星的化学和大气如何随其表面和季节而变化。

模型测试

欧空局的科学规划委员会在巴黎的一次会议上挑选了ARIEL,并通过其他两个入围的中级任务选择了它:一台设计用于研究黑洞等能量现象的光的偏振的X射线望远镜和一台探测器等离子体在近地空间的行为。这个班级的任务通常预算约为5.5亿欧元,但是欧洲航天局科学预算中其他地方的成本超支意味着ARIEL将不得不比以前的中级项目减少约1亿欧元。

ARIEL是世界各地的几项系外行星任务之一,但它对行星大气层的关注却很少。美国国家航空航天局的寻星行星外行星测量卫星和欧空局表征外行星卫星的任务,旨在测量行星的大小和密度,都计划于今年发射。作为欧空局2014年选择的以前的一个中型项目,柏拉图将在2026年发射之后研究类地球系外行星的大小和质量。(NASA期待已久的詹姆斯韦伯太空望远镜(JWST),哈勃望远镜的继任者在2019年发射,也将能够研究行星大气,但因为它是一种通用仪器,所以这种研究的时间将会受到限制。)

日本宇宙航空研究开发机构空间与航天科学研究所的相关研究人员伊丽莎白塔斯克尔说,这一代望远镜将允许科学家测试行星形成和成分模型。尽管地面望远镜在行星大气中已经观测了近二十年,但它们可以覆盖的天空范围有限,而地球大气遮挡了一些波长的光。 Tinetti说,从地球和太阳之间的有利位置,ARIEL将能够冲刷整个天空,并看到比我们星球上可见的波长范围更广的波长。与JWST不同,ARIEL将能够同时收集光谱中可见光和红外部分的数据。这意味着它将能够从单次过境中获取相关的测量数据,避免由于观测之间主星的亮度变化而可能出现的不确定性。

更大的图片

自从20世纪90年代初发现第一颗外行星系以来,在2800个系统中已经确认了约3,700个世界。 ARIEL将把重点放在估计温度超过350ºC的行星上 - 因此不可能像我们所知道的那样托管生命 - 以及一系列的质量,特别是那些比一些地球质量更重的质量。 Tinetti说,研究温暖行星的一个优点是它们的气氛通常反映人体的整体构成,而较冷的行星的化学物质可以凝结成云层或坚实的层并保持隐藏。

东京技术研究所的行星科学家Yuji Fujii说,探测器绘制大量行星的能力对于建立一个行星大气层如何与其形成和演化有关的图像至关重要。

科学家们经常把注意力集中在可以保存生命的行星上。但是,迄今为止研究揭示的外行星类型和系统的多样性以及越来越多的人认识到我们自己的系统可能并不典型,这使得了解更大的图景变得更加重要,Tinetti说。她说,这些观察将建立一个行星化学如何依赖恒星和它的诞生条件的“标准模型”。她说,比较一个星球和这个模型将成为重要的第一步,然后再问它是否适合居住。否则,研究人员可能会过度解读签名,并误导一个星球上可能存在的生命,她补充道。

麻省理工学院剑桥地球科学家Sara Seager说,如果没有研究行星大气层的能力,天文学家就会努力去理解迄今为止发现的神秘行星的多样性。她说,研究人员曾对ARIEL将使用的技术(Seager在20世纪90年代后期开发的技术)是否会取得成果表示怀疑。 “现在有一个完整的使命。这绝对是疯狂的。“

Nature 555,571(2018)

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