宜居世界天文台将需天体测量来寻找生命

宜居世界天文台的艺术家概念图。图片来源——美国国家航空航天局戈达德太空飞行中心概念图像实验室

我们离发现一颗真正的类地系外行星越来越近了。但发现它只是成功的一半。要真正确定我们是否在银河系的其他地方找到了类地行星，我们还必须对其进行直接成像。这正是宜居世界天文台（HWO）的任务——它是一台计划中的太空望远镜，主要工作就是完成这项任务。但根据俄亥俄州立大学的KazGary及其合作者在arXiv上发表的预印本新论文，即使捕捉到行星的图像并获得其大气化学成分的光谱读数仍然不够。HWO首先需要确定行星的质量。

不过，说起来容易做起来难。该论文阐述了为何实现10%精度的行星质量测量对于理解一颗行星是否真正宜居至关重要。如果没有这种高精度，用于分析大气成分的模型就会遇到数学家们直言不讳地称之为简并的问题。在这种情况下，简并意味着无法确定行星大气中的主要背景气体——而区分氮气（如地球大气）和二氧化碳（如金星大气）有着相当大的区别。

目前，测量系外行星重量的常用方法是径向速度法（RV）。该方法通过测量恒星因系外行星引力牵引而产生的光谱摆动来实现。但测量这一数值极为困难。一颗类地系外行星围绕类太阳恒星运行时，产生的径向速度信号仅为每秒9厘米——这是一个极易被恒星自身表面活动掩盖的极小信号。

弗雷泽讨论了HWO的一些局限性。

更糟的是，径向速度（RV）对于HWO将要观测的很大一部分恒星来说基本没用。该天文台的目