寻找外星生命 20年内或有答案 如何寻找？

　　TMT，或许将有划时代的发现

　　按照工作波段不同，天文望远镜可以分为伽马射线望远镜、X射线望远镜、紫外望远镜、光学望远镜、红外望远镜、射电望远镜等几种。在全波段天文时代，光学/红外波段因其信息最丰富，仍然是观测中最基本、最核心的波段。

　　对地外生命的探测可分为两步：第一步，是宜居类地行星的搜寻；第二步，是对搜寻到的样本进行直接观测，寻找生命存在的标记物。

　　当今最有效的类地行星搜寻者是NASA发射的开普勒卫星，但开普勒卫星只能探测大小，不能确认行星质量，故其结果被称为“候选体”。系外行星的搜寻和质量确认最常见的方法是视向速度法，即观测行星绕恒星运转所造成的恒星光谱视向速度周期性改变。对小质量的宜居带类地行星的探测当前只能做到太阳附近的寥寥几个样本，而较远的开普勒候选体所需的高精度高灵敏的视向速度监测当前望远镜还无法做到。

　　而对系外行星的直接观测向望远镜提出了更极端的挑战。首先，行星距离其中心恒星很近，这就要求望远镜有很高的空间分辨率，才能将两个目标分开。其次，在一个行星系统里，恒星很亮，而它的行星则要暗很多，我们从地球望过去，就好像在太阳旁边找蜡烛。这就要求望远镜能分辨对比度高达107—109的目标。

　　由美国、加拿大、日本、中国、印度多国参与建造的下一代地基大型光学-红外望远镜TMT(Thirty Meter Telescope)，在以上两方面都将做出极大的建树(当然，它的能力将包括但绝不局限于系外行星探测)。TMT主镜直径为30米，由492块六边形镜面拼接组成，巨大的主镜意味着10倍于现行最大地面光学望远镜的集光面积／灵敏度。TMT集成了当今世界上最先进的望远镜技术，它采用多颗激光导星组成星座自适应光学系统，其空间分辨率／图像清晰度比哈勃太空望远镜高10倍。

　　发现新行星，尤其是宜居带类地行星的竞赛，归根结底是望远镜集光能力、分辨率和测量精度之争。在这些能力上，TMT比当前最好的望远镜也有高达一个量级的提升。30米的口径，意味着TMT的探测深度比当前最好的10米Keck望远镜远3倍，也就是近30倍于Keck的空间探测范围，必将极大地增加宜居带类地行星的探测概率。在三大下一代地基望远镜(TMT、GMT、E-ELT)中，TMT是唯一建在北半球的一个，是多普勒卫星所发现的4000多颗类地行星候选体唯一和最好的后续观测确认者。

　　TMT计划中的科学仪器PFI(Planet Formation Instrument)能够同时满足高分辨率和高对比度两大条件，可以对行星系统内区直接成像，来发现行星、直接观测行星辐射并研究行星形成过程。

　　当前对系外行星大气的研究仅局限于几个公转周期小于10天的热木星和屈指可数的热超级地球。结合TMT的光学和红外波段、高分辨率和大口径，长周期低质量的宜居类地行星的大气观测将成为可能。我们将能够在行星光谱中寻找氧气、水、臭氧、碳、二氧化物、甲烷、叶绿素“红边”现象等等生命存在的证据或者至少是生命可能产生的环境。

　　TMT将于今年在世界最好的观测台址之一——夏威夷莫纳克亚山开工建设，预计2022年建成。在这一巨型国际合作科学工程中，中国将占有10%的份额，即约10亿元人民币。这些投入将主要以承担光学系统、激光导星系统、科学仪器等TMT建设任务的“实物贡献”模式，用于国内相关研究院所的高技术研发。每一代天文望远镜的出现都是当时世界最高精尖技术的凝结。在建成分享对应份额的观测时间之前，我们将首先在技术上获得收益。

　　随着TMT的建成和观测的积累，20年之内，人类将很有可能回答银河系中是否还存在其他生命的问题。但请注意：这仅仅是第一步，发现生命存在的标记物。至于这些生命是何种面貌、是否具有智慧，还要进一步深入研究。

　　当然，如果没有发现，也并不意味着失败——对科学而言排除某些可能性也是一种进步。我们将调整思路、重新审视原有的理论是否正确，再根据新的理论去寻找其他可能性存在的证据。

关键词：外星生命,外星人