2023年10月1日 星期日

《天文生物學超入門》

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今日逛書店,買了幾本書,但其實有些失察,有兩本其實從網路訂會比在實體買折扣還多,奇怪的誠品,網路書店79折的書在現場買只有9折。


突然想到無關的事,前陣子看了國分直ㄧ的《遠空》,我的印象中,書的末段提及,大約在終戰的同時鹿野忠雄進入東南亞一個原始部落後就自此從人間消失的電影般的情節。印象中我的確在電影看過類似發展(或者對人類學者這是那時代不算罕見的事)。關於這事件有些傳說,不過我自己想的版本是,鹿野忠雄會不會並沒有發生意外而是就此喜歡上原始的生活而定居在其中了呢,我突然作此浪漫的遐想。


XXX

在陪家裡高中生去三民買參考書時我看到這本就順手買了。




《天文生物學超入門》一書中引用了沙崗的話:

‘'This single pixel is us. All of us' ----- Carl Sagan
那是航海家在約離地球40個天文單位時回頭拍攝的地球照片。

讓我有了靈感寫首小詩:

<蒼藍小點>
吾等上千萬物種居住在
一個小點
不留神便會被除噪程式
當作雜訊般抹除的
一個像素


×××
《天文生物學超入門》

搜尋地外生命是現今熱門的天文主題之ㄧ,且這主題本身就是很迷人。

本書的內容豐富精彩且易懂,把這主題的基礎知識以及發展濃縮成一天內就可讀完的精華小書。我覺得它很適合拍一部科普影片。


本書分為兩部分,
第一部分從生命的特徵的定義、地球上的生物的起源說、對嗜極生物的研究開始說起,然後介紹對於在太陽系內的地外生命探索進程,並說明最可能存在內部海洋的幾個行星衛星,當然,也介紹了一般大衆比較熟悉的火星探測。

第二部則介紹系外行星的探測。首先,根據目前人類的探測結果,幾乎可以斷言所有恆星皆存在行星。
目前的探測到的約5000顆系外行星中約有17%是類地行星。
探測系外行星的主要方法之一是凌日法,這部份太空望遠鏡貢獻良多,包括克卜勒太空望遠鏡使用凌日法,尋找到約2600顆系外行星。接著後繼機TESS 2018年升空,目前也尋找到數千顆候選天體。

另外,很有名的詹姆斯韋伯太空望遠鏡也有參與,但因其解析度關係僅適合尋找超級地球、巨大氣態行星。

另一種偵測系外行星的方式是都卜勒法,也就是偵測母恆星因行星繞行而造成的週期性的徑向移動,這部份地基望遠鏡則扮演了重要的角色。

以上二種都屬於間接偵測法。另外還有微重力偵測法也屬於間接偵測,不過在本書僅是簡單介紹。

日本的昴星團望遠鏡除了參與了間接偵測,甚至也進行了直接的觀測,所以作者詳細介紹了昴使用的器材技術,以及目前的成果。

日本於夏威夷建造的的昴望遠鏡,具有以李奧遮罩、光闌為基礎製作的星(日)冕儀 CIAO, 可以對恆星旁的原行星盤進行直接觀測,在2004 年時CIAO 拍攝到御夫座AB星旁行星盤的旋渦結構,2009 升級的HiCIAO 高精度日冕儀開啟SEEDS計劃(拍攝太陽附近500顆恆星周圍的原行星盤與行星),搭配第三代自適應光學系統SCExAO 超級自適應光學,大大提高清晰度(解析與對比提昇約10倍),恆星的光幾乎可聚焦在日冕儀中心的一點。
而在2022年4月昴望遠鏡使用CHARIS紅外線裝置(可分成18-73個波長)終於直接拍攝到行星御夫座AB星b的影像。

目前的計劃之一是尋找M型主序星(紅矮星)旁的第二地球。
M型主序星佔所有恆星的七成以上。M型主序星的壽命相當長,數千億年以上,以宇宙的年齡而言,當然目前還沒觀測到有發展到後期的紅矮星。
而距離我們最近的65顆恆星中有50顆是M型(wiki)(紅矮星),所以私以為自然而然以M型為目標也是很合理的。

在M型星旁的行星適居帶會非常靠近恆星。雖然有利於各種偵測法探測,但行星所會遭遇的太陽閃焰,以及潮汐鎖定等嚴苛的生存條件都是發展生命的一大挑戰。

書中介紹了專門針對此計劃,由日本的天文生物學中心、國立天文台、東京大學、東京農工大學、東京工業大學組成的團隊開發的IRD 高精度紅外線都卜勒裝置(2019-2024 IRD-SSP)
擾模器(施以隨機擾亂)減少光擾動,以排除偽徑向速度,並使用光頻梳基準光源提供1萬條以上的基準譜線校正光譜,他們將此裝置安裝於昴望遠鏡,於2018年成功的進行首次觀測,據作者稱,它可以偵測比人走路還慢的移動!

本書最後介紹所謂的生物印跡,水、氧、臭氧、甲烷、二氧化碳,也就是直接偵測經行星反射並穿透其大氣而來的光線,如果具有以上的成分,則暗示該行星具有生命的可能性,同時具有多種生物印跡則可能性越高。

此外,植物的葉綠素反射的光也是直接觀測的目標之一,因為葉綠素反射的光絕大部分在紅外線,其中700nm有個明顯的像山崖直切的紅邊,利用光譜的觀測可以辨識。

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