天文學家利用去年一次月全食的機會,通過哈勃望遠鏡成功捕捉到地球大氣層含有臭氧的光譜特徵。這項實驗驗證了理論的可行性,科學家計劃將來用更敏感的望遠鏡,通過這種方法分析遙遠地外行星的宜居性。

哈勃望遠鏡並不是直接觀測地球大氣層。在美國太空總署(NASA)的示意圖上可以看到,月全食的時候,太陽、地球、月球依次從左到右排成一條直線,哈勃望遠鏡位於月球和地球之間。被地球大氣層過濾的陽光照射在月球上,哈勃望遠鏡接收經過月球反射的這部份光線,進行分析。

科學家認為,望遠鏡在這樣的條件下接收到的光線,類似系外行星凌日時刻,其主星透過系外行星大氣層射向地球的光線。如果那樣的光線具有類似這次實驗記錄的光譜特徵,科學家認為這可以作為判斷系外行星宜居性的方法。

這次實驗記錄並分析了可以說明地球大氣層存在臭氧的光譜特徵。

臭氧保護地球 降低紫外線輻射

臭氧是大氣中的氧氣被紫外線照射後形成的產物,它們在地球上空形成一個保護層,降低紫外線對地面的輻射。

「光合作用通過來自恆星的光芒,與行星上最可能富含的像水、二氧化碳這樣的成份發生互動,可能是任何一顆行星上都會發生的、最有效的代謝機制。宜居的行星應該都會具有這些元素。」這項研究的作者之一NASA科學家阿尼(Giada Arney)說。

因此在對系外行星的探索中,科學家認為存在臭氧是宜居性的關鍵因素之一。當然,這不足以作為判斷的唯一條件,還要考慮很多其它因素,才能判定一顆行星的宜居性。

當行星從它們的主星前面經過,望遠鏡接收到的光譜,就是主星的光線被這顆行星的大氣過濾後的結果。根據這顆行星大氣成份的不同,特定顏色的光線將被阻擋。

現在科學家已經在用哈勃望遠鏡分析一些系外行星的大氣成份,但是它們多數是體積有地球好幾倍大的超級大行星。像地球這樣較小的行星,大氣層也相對薄一些,NASA形容說「就像蘋果皮」一樣。所以要探查類地行星的大氣特徵會困難很多。

因此科學家在等待比哈勃更大的望遠鏡來蒐集這些數據,而且需要連續觀測幾十個小時,才能累積足夠的特徵信息,進行這個領域的探索。

這份研究近期發表在《天文期刊》(The Astronomical Journal)上。◇