尋找生命聚焦恒星

主序星的大小比較。主序星是指那些在位置上處于核心的將氫融合成氦的恒星。圖中顯示的摩根-基南系統根據恒星的光譜特征對其進行分類。太陽是一顆G型恒星。西斯廷2號的探測目標是一顆F型主序星南河三A星。圖片來源：美國航天局戈達德太空飛行中心

美國航天局（NASA）的探空火箭將觀察附近的一顆恒星，以了解其星光如何影響系外行星的大氣——這是尋找太陽系外生命的關鍵信息。

西斯廷2號（SISTINE-2）任務將于當地時間11月8日在新墨西哥州的白沙導彈靶場首次發射。利用一種改進的新型儀器，該任務計劃完成一個新目標：探測小犬座中最亮的一顆星南河三A星。問題是：一顆恒星的光如何影響圍繞其運行的行星上潛在的生命跡象?

回答宇宙其他地方是否存在生命一直面臨著技術上的挑戰。人們還不能造訪其他恒星周圍的行星，也就是所謂的系外行星。當前的人造望遠鏡也尚未足夠強大到看清它們的表面。

為此，天文學家著眼于系外行星的大氣層，搜尋與生命有關的化學物質的蹤跡，如水、甲烷、氧氣、臭氧和其他生物標記物產生獨特的光模式。望遠鏡可以從遠處探測到這些模式，但要正確地解釋它們，天文學家必須觀察這些行星的恒星。

“一顆行星的大氣層和來自主恒星的紫外線之間的相互作用決定了哪些氣體是最好的生物標記物。”美國科羅拉多大學博德分校的天體物理學家、此次任務的首席研究員Kevin France說。

例如，某些紫外線（UV）波長可以分解二氧化碳，釋放單個氧原子與其他原子結合，形成氧分子（由兩個氧原子組成）或臭氧（由三個氧原子組成）。如果恒星發出足夠多的這種光，就會在其行星上產生虛假的生物標記，導致天文學家在錯誤的地方搜索。

2019年探空火箭從新墨西哥州的白沙導彈靶場發射SISTINE-1。

西斯廷2號研究小組的目標是，通過創建一個每種恒星發出的波長指南來避免這種困境。恒星有許多不同類型，科學家尚未獲得其光輸出的完整圖像，也不知道它們是如何隨時間變化的。有了星光的目錄，科學家就可以估計出探測到的生物標記物是潛在的生命跡象還是惱人的星光制造的虛假信號。

在即將到來的飛行中，西斯廷2號將觀測大約11.5光年外的南河三A星，這是一顆F型恒星，比太陽稍大，更熱、更亮。雖然它沒有任何已知的系外行星，但研究它有助于了解宇宙中的F型恒星及其系外行星。

“了解這些恒星的紫外光譜將幫助我們在未來的NASA天文臺中找到最有希望的恒星-行星環境。”France說。

西斯廷2號由望遠鏡和攝譜儀組成，攝譜儀可以將光線分解成不同的顏色。它將專注于100到160納米的紫外線，這一范圍包括已知會產生假陽性生物標志物的波長。通過將這些數據與來自其他F型恒星的X射線、極紫外線和可見光的現有觀測數據相結合，研究小組希望能收集到一個參考光譜，幫助天文學家解釋圍繞F型恒星運行的系外行星上的生物標記物。

西斯廷2號也在測試硬件。在2019年飛行之前，該團隊在該儀器的鏡子上應用了增強氟化鋰光學涂層，以提高其紫外反射率。三年后的結果有助于評估這種特殊涂層是否適合更大、持續時間更長的太空任務。

和2019年的飛行一樣，該儀器將由一個小型亞軌道探空火箭發射，在返回地球之前在太空進行簡短觀察。西斯廷2號將上升到大約280公里的高度，以接觸到紫外線，否則就會被地球大氣層吸收，它將對南河三A進行大約5分鐘的觀測。然后，該儀器將降落到地球，通過降落傘下降進行回收和翻新。