詹姆斯·韦伯空间望远镜(JWST)
太空探索充满好奇
20年前，你可以用双手和双脚数出所有已知的行星。如今，你却需要一个计算器和电子表格：成千上万绕着其他恒星转的系外行星已经填满了我们的目录。找到上万系外行星对天文学家来说已经不再是新鲜事了。
大多数的系外行星都是炎热、荒凉、彼此之间很不相同的气态巨行星，比如“热木星”或者“温暖亚海王星”。但也有些星球就像我们地球的超大版：由岩石组成、条件温和的“超级地球”。仅有少数几个与地球尺寸、质量和轨道相似的星球。相关统计表明，每个恒星都有绕着它转的行星，并暗示，离地球最近的恒星可能不到12光年的距离——在天文上，这个距离实际上相当于比邻而居。然而，科学家依然不能确信上述与地球相似相邻的行星是否真正存在。最终何时以何种方式发现它们，取决于未来的技术手段。
美国宇航局的开普勒计划
我们发现的大多数令人兴奋的系外行星都来自于美国宇航局(NASA)寻找行星的开普勒计划(Kepler mission)，但这一空间望远镜观察的对象往往过于暗淡和遥远，这对进一步的研究造成了极大的困难。开普勒计划的最新阶段，即K2正在寻找更近、更亮恒星周围的行星。这一任务可能到2017年才会有进一步发展，美国宇航局打算在这一年发射开普勒望远镜的后继者——凌日系外行星巡天测量卫星(Transiting Exoplanet Survey Satellite ，即TESS)。与开普勒类似，TESS会搜寻行星穿过恒星表面时留下的阴影。TESS可能会发现数千个系外行星，其中可能有数百个是较小的且由岩石组成的。而这些由岩石组成的较小行星中，又有少数一部分能从星光暗淡的M矮星中获得足够的星光，使其表面能有液态水。
也就是说，TESS可以在附近找到少数适合居住的行星，甚至上面可能已经有了生命。为了对其了解更多，天文学家将从远处探测各个星球的大气层，并利用光谱仪寻找温和的大气特征，如水蒸气和二氧化碳，或许还能通过细菌产生的甲烷以及植被光合作用产生的氧气来发现潜在的生命迹象。
超大望远镜肩负重任
在21世纪20年代，一些配置30米或者更大直径镜头的“极大望远镜”可能会在地面对TESS和其他航天器发现的非常明亮、距离近且适合居住的星球进行测量。但是研究者一致认为，研究这些行星的生命迹象最好在太空中完成，这样可减少地球混杂大气的干扰。
天文学家已经把老化的哈勃和施皮策空间望远镜的能力发挥到了极致，却还只能粗略探测太空中大的、热的、不适合居住的星球。而只有NASA耗资90亿美元、预计2018年投入使用的詹姆斯·韦伯空间望远镜，有希望在任一时间跟进TESS的重大发现——能实时向大众汇报最激动人心的进展，对望远镜计划的发起者来说自然是至关重要的。
不过，对于韦伯望远镜到底能够带来多大希望，不同人的看法也不一样。空间望远镜科学研究所(the Space Telescope Science Institute)韦伯项目的科学家贾森·凯利拉伊(Jason Kalirai)对其抱有乐观的态度：“利用它，我们可以在围绕M矮星运转的‘超级地球’周围大气中检测二氧化碳、甲烷和水蒸气。”但同一家研究所的天文学家杰夫·瓦伦蒂(Jeff Valenti)则认为‘韦伯’项目的前景更加不确定一些：“韦伯望远镜能否成功地在M矮星附近发现宜居星球的特征还得靠老天说话。”他说，“我们要去尝试吗？我们当然会去尝试。但是一定会有结果吗？我持怀疑态度。”
寻找生命，发现大气
韦伯望远镜配备低温冷却探测器和巨大的6.5米镜头，因此在红外波段有着很强的分辨率，能够检测一些TESS凌日行星的大气层。当一个行星正在凌日、处于恒星阴影处时，韦伯望远镜可以尝试通过收集穿过行星大气层的恒星星光来获得大气成分和结构的信息。韦伯望远镜还可以通过观察行星离开凌日位置时(如行星跑到恒星的后面、被恒星掩蔽的时候)恒星亮度的变化，来估计星球表面的温度。
如果TESS没有找到任何关于围绕M矮星的“超级地球”的信息，韦伯望远镜就难以进行下一步观测。韦伯望远镜设计的初衷是为了研究宇宙中第一代恒星，并不是宜居行星，并且其设备在天文学家认识到它可以研究潜在的系外行星之前就已经设计好了。探索更大、更明亮、更类似太阳的恒星周围类地行星已经超出韦伯望远镜的要求。
(来源：《环球科学》)