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【必赢56net】日光与空间科学,仰望天空是为了全

汪景琇院士南开演讲“太阳与空间科学”

人类为什么要研究宇宙?这是天文学家们经常被问到的问题。的确,不知道宇宙膨胀理论、不知道相对论,我们的生活依然如旧。日前,在由中国科学院国家天文台、中国科学院紫金山天文台、中共盱眙县委和县政府共同主办的首届中国天泉湖天文论坛上,来自中国、美国等地的天文学家们给出了这样的答案:仰望天空、研究宇宙,就是为了人类自身的永续发展。

“葫芦娃”行星系统:探寻外星生命新窗口

“天何所沓?十二焉分?日月安属?列星安陈?……”从天地分离、日月星辰到圣贤凶硕、战乱兴衰,屈原的《天问》问出了追求真理的探索精神。太阳是离地球最近的恒星,然而人类对它的了解又有多少?4月6日晚,中国科学院院士、国家天文台研究员汪景琇作客南开大学,为师生带来了一场题为“太阳与空间科学”的科普报告。活动吸引了众多天文爱好者,不少学生从八里台校区赶来参加。

中国科学院院士、中国科学院国家天文台研究员汪景琇是太阳物理专家。在他看来,研究太阳对人类而言“太重要了”,太阳是太阳系的母恒星,是人类赖以生存和繁衍的主导因素,“现代社会,人类的生活越来越依赖高技术的发展,例如导航定位、远距离输电、短波通讯、人造卫星运行,这些活动都受到太阳活动的巨大影响,太阳异常活动是人类要面对的巨大的自然灾害之一”。汪景琇说,研究太阳也为寻找智慧生命提供向导,“如果我们连太阳系都不了解,寻找其他智慧生命的话题也就无从谈起”。

美国国家航空航天局2月22日宣布,一个国际天文研究小组借助斯皮策望远镜和地面观测等方式,在宝瓶星座中发现了7颗围绕矮星TRAPPIST-1运转的行星,其中3颗已确定位于宜居带,很可能含有液态水。由于这一系外行星系非常靠近太阳系,堪称迄今寻找外星生命的最佳地点,这是否意味着我们发现第二个“地球”已为时不远?

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美国科学院院士桑德拉·费伯与汪景琇的想法不谋而合。她认为,宇宙学研究的就是如何保护地球的未来,“例如宇宙大爆炸研究虽然是过去发生的事情,但这些知识,教会我们如何看待未来”。她说,人类只是地球上的一个物种,我们需要基于已有的经验、可靠的科学依据,去寻找我们人类未来价值的所在。

揭开“葫芦娃”的面纱

讲座前,南开大学副校长朱光磊会见了汪景琇。当天,学校还在旅游与服务学院会展实验室举行了本年度中国科学院国家天文台奖学金颁奖仪式。化学学院2014级学生张奇正、商学院2016级学生程靓琦、商学院2014级学生索石获此殊荣,他们均为南开大学学生天文协会成员。

人类在宇宙中有没有同伴?如果星球也有寿命,那当太阳系走入衰老时,人类还可以去哪里生存?这些有关人类未来的答案,我们只能到宇宙中去寻找。

对于该行星系的发现,中科院国家天文台科学传播中心主任、行星科学专家郑永春说:“这可真是应了那首歌‘一根藤上七个瓜’,也许可以戏称它们为‘葫芦娃’行星系统。此前发现的系外行星大多在一颗恒星周围发现一颗行星,特别是体积较大类木行星,这次在一颗恒星周围发现了多颗行星,技术上比较难。”

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美国加州大学圣克鲁兹分校教授林潮说:“相不相信有地外生命,这曾经是个哲学问题。能否证实是否存在地外生命,则是科学问题。”林潮对寻找智慧生命一直抱有乐观的态度,他在报告的开头就说:“虽然我们在太阳系内仍未发现生命迹象,没有恐龙走来走去,也没有蟋蟀的声音,但这并不代表没有生命。”汪景琇提醒,生命是宇宙演化的一部分,科学家们应该注意到生命的其他形态,“为什么要求所有智慧生命都是一样的呢?或许他们和我们就是不一样”。

比利时列日大学TRAPPIST系外行星项目主要研究人员米夏埃尔·吉隆也表示:“这7颗围绕TRAPPIST-1运转的行星,是已知第一批围绕这种类型恒星运转的地球大小的行星。”

在当晚的讲座中,汪景琇介绍了太阳物理学的研究对象,讨论了为什么要研究太阳物理和空间科学,评述了国内外的研究现状和中国学者的贡献,介绍了中国天文学和天体物理学发展的现状和未来。

尽管科学的发展让人们对未来充满信心,但智慧生物有限的生命却让星际移民变得遥不可及。

郑永春告诉《中国科学报》记者,发现“葫芦娃”星系更重要的意义是,这7颗行星中有3颗都居于宜居带。“太阳系里位于宜居带的行星只有地球和火星,在这个行星系中则有3颗行星位于宜居带,说明太阳系外的宜居行星可能会比之前预计的多,这也增加了寻找外星生命的机会。”

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林潮表示,人类目前已经观测到宇宙中有其他星系中有宜居带存在,但对人类而言,这种星际迁徙对生命维持可能是有害的。因此,迁移的过程可能不是细胞等实体的迁移,而是把我们的信息迁移过去。他说:“这就像我们要在另一处地方盖房子,并不需要把砂石、木材从本地运过去,只要把图纸拿过去就行了,材料则可就地取材。”

不过,这三颗行星是否真的适合人类居住?南京大学天文与空间科学学院教授周济林在接受《中国科学报》记者采访时表示:“此项发现对人类寻找另一个地球具有重要意义。但该系统的三颗宜居带行星是否真的适合人类居住还需要进一步研究,因为其主星不是像太阳一样的恒星,而是一颗矮星,一般认为这类恒星的辐射比较强,三颗宜居带行星又很靠近主星。

“自古以来,人们对于太阳的思考就没有停止过。”汪景琇带领同学们欣赏了日出美景的图片,赏析了屈原的诗作,带大家领略了太阳的美丽。

英国皇家科学院院士卡洛斯·弗伦克说,著名物理学家费米很早就提出过费米悖论,“如果宇宙中有智慧生命存在,他们也会和我们一样,在寻找宜居星球,也会开始星际移民,那么整个宇宙应该是生机勃勃的。但到目前为止,我们并没有看到这种情况。这或许是因为智慧生命的寿命太短了,达不到星际迁徙所需要的时间。所以,我们,就是我们的未来。”

寻找系外行星的探索之旅

“银河中三千亿颗恒星,太阳只是极其普通的一个。但是同学们要注意,越是普通,它越重要。为什么?因为你研究了太阳之后就会知道外面的恒星是什么样子的。它若是简单一个特例,那么也有意义,但是与这种很普通的恒星还是不大一样的。”汪景琇说。

科学思想的碰撞暂告一段落,但留给人们的思索却久久萦绕。仰望星空,探索宇宙,我们越接近未知,就越应该珍惜当下,因为——“我们,就是我们的未来。”

早在1855年,就有天文学家宣称发现了系外行星,但直到1992年,人类才首次发现有质量与地球相近的天体环绕着脉冲星PSR B1257 12。近几年,系外行星观测取得了重要进展,截至2015年1月12日,已确认的系外行星达1876颗,位于1181个行星系统,其中475个为多行星系统。系外行星的观测方法也有新的突破。

为什么不少科学家主张在火星上寻找生命的迹象?汪景琇说:“最近几年,‘类地生命宜居带’的概念越来越明确。就是给你任何一个恒星系统,你就能算出在哪一带上、在哪个行星所在的位置,最适宜类地生命的生长、增殖。”

(原载于《光明日报》 2018-10-1113版)

“葫芦娃”的发现已不是NASA第一次宣称“第二个地球”的存在。

汪景琇介绍,目前太阳系中的类地生命宜居带正好经过地球。但也不排除在太阳早期,“类地生命宜居带”在火星。所以科学家一直猜想,火星上会不会有早期的生命。随着太阳的氧化,宜居带会越来越向内移,金星很可能在未来的“类地生命宜居带”内。

周济林表示:“我们对NASA发现的这个星系也有观测,但是要发现位于宜居带的类地行星,一是需要非常高的测光精度,二是长时间连续观测。这个只有空间卫星才能做到。”

因为生命的存在,地球成为太阳系中一颗独特的星球。地球上的生命是如何起源的?“科学家最近发现,40亿年前,太阳频繁的剧烈运动,可能是导致地球生命繁衍的条件。因为大量高能粒子打出来之后,会使得地球上的元素生产出硝酸盐、氨等其他粒子。这些物质是生命存在的基础。所以大家认为,是太阳的剧烈活动创造了地球上的生命。但,这还是个没有明确答案的问题。”

“真正寻找类太阳恒星的宜居行星,按照目前的探测技术还非常困难。不过,随着技术的发展,发现第二个地球可能只是时间问题。”他说。

汪景琇认为,与探讨生命如何起源相比,对于人类还有一个更加迫切的问题等待科学界来解决。“可以预见的未来,太阳会变成红巨星,那时地球上的一系列生命也就不复存在了。这个时候我们人类的家园在什么地方?因此科学家有一个很重要的使命,就是继续寻找适合人类居住的类地行星。”

系外行星距我们还有多远

“一个民族想要站在科学的高峰,就一刻也不能没有理论思维。”汪景琇寄语青年学子,要理解地球家园,理解地球在宇宙中的位置,理解宇宙的神奇与美丽,同时,要志存高远、不畏艰难,勇攀科学高峰。

目前世界上已发现多个系外行星,对于如何“到达”这件事,郑永春给出了一组数据:以目前最快的航天器——探测冥王星的新视野号的飞行速度计算,新视野号在借助木星引力加速后的峰值速度为7万~7.5万千米/小时,如果飞到39光年外的“葫芦娃”星系,需要57万年。“所以在星际飞行理论没有突破的情况下,如果不借助时空穿越,人类基本上不可能抵达这些系外行星。”

汪景琇,中国科学院国家天文台研究员,中国科学院大学岗位教授,Research in Astronomy and Astrophysics杂志主编,中国科学院院士。他长期从事太阳磁场和太阳活动研究,在太阳活动区向量磁场结构和演化、太阳活动机理和太阳小尺度磁场属性研究中取得重要成果,曾获2009年国家自然科学奖二等奖、2012年中国天文学会张钰哲奖。

虽然以目前的技术手段无法抵达系外行星,但是类地行星和外星生命的话题依然热度不减,靠着天文发现,NASA也不断“上头条”。郑永春认为,这次的发现科学意义并非特别重大,但是公众很感兴趣,具有极高的公众传播价值。他说:“NASA这种营造热点事件以推动科普的做法,值得我们国内科学界学习。”

据了解,为满足南开学生天文学知识的学习需求,帮助学生建立正确的宇宙图景,提升学生科学素养,南开大学教务处与国家天文台展开密切合作,除邀请院士专家来校讲座外,双方还签订合作协议,共建南开大学津南校区天文观测台、天文科普营地等,目前设计方案已经出台。同时,双方合作开设的通识公选课“宇宙探索”将于4月10日正式开讲,国家天文台的专家学者担纲授课教师。

据了解,我国云南天文台钱声帮研究员的团队、南京天文光学技术研究所窦江培团队均进行了系外行星系搜寻工作。2016年,周济林团队利用在南极的大视场巡天望远镜阵列,发现了 58 个太阳系外行星候选体,这也是国内首次利用自己的望远镜大批量发现系外行星候选体。

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周济林透露,目前南京大学正在西藏阿里天文台建设一个专用于时域巡天的中小望远镜阵列,首批小望远镜今年夏天可初步建成。“届时,相信我们很快可以在国际系外行星搜寻的竞争中取得一席之地。”

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