现在的天文望远镜连稍远的太阳系内天体都看不清,何况太阳系外?
这是哈勃拍的阋神星和阋卫一的照片,前者直径和冥王星差不多,约2300千米。后者直径约700千米。阋神星轨道半长轴约67.7倍标准日地距离(天文单位)。
下面则是用8米口径的巨型地面望远镜拍的天王星系统照片
请问太阳系内的分辨率都如此糟糕,何况对遥远的太阳系外行星?
那么是不是用望远镜主动探测外星文明没希望了?也不是,人类的技术有很大进步空间,下图是8米口径的VLT地面望远镜拍摄的海王星,左边是经过最新的自适应光学技术修正后,右边则是修正前直接观测的照片,可见提升很大。
下图是自适应光学系统示意图,注意主镜下的一系列调节装置,用来修正大气湍流、密度不均匀变化导致的成像扭曲模糊。
上面两张图虽然不是VLT的,但主动光学自适应系统和VLT一脉相承,都是一系列装置精确控制薄反射镜轻微的变形补偿大气干扰。
下图则是位于智利沙漠里的VLT望远镜阵列(最大的四座就是),左边是大麦哲伦云和小麦哲伦云,这俩是比仙女座星系近的多的河外星系。
VLT望远镜内景,注意右下角的人体和灭火器作为比例,感受一下其巨大。背后的主反射镜直径约8米。
下图是VLT望远镜直接成像观测到的太阳系外行星HD 95086 b,距离太阳系近300光年,为了避免强光干扰,中间主星被遮挡。
下两张则是位于夏威夷的凯克天文台用2台10米口径的双子望远镜拍摄的HR 8799的行星,距离太阳系约129光年。
当然最好的办法是把望远镜搬上太空,彻底不受大气干扰,著名的哈勃口径才2.4米,NASA等有关机构一直在研究用机器人组装超级太空望远镜,有的方案口径甚至达到100米。聚光面积的猛增能看到更暗的天体,口径的加大也提升分辨率。通过多台口径超过百米的超巨型太空望远镜组成光学干涉测量仪阵列,构成一个口径更大分辨率更高的超级望远镜。对太阳系外行星的观测能力也会是飞跃,可能足以看清近几十光年外行星的基本地貌外还能看到城市灯光(如果有的话)等大型人造结构甚至更清晰。通过分析光谱检测大气成分,如果发现有大量的单质氧,说明行星很可能有生命存在,因为氧很活泼。没有生物等途径补充,氧会很快和其他物质结合成各种氧化物。能检测到叶绿素光谱信号的话更是确定存在生命了,一些工业污染物某种程度上也能检测文明。远比无线电监听守株待兔游戏有效多了。下面是几张NASA方面相关图。
以人类可预见未来太空技术,建造口径超过1000米的太空望远镜都不是问题,毕竟太空不用考虑重力、地质运动、风等的负荷,大批量生产子镜然后组装调试。
更强的手段是利用引力透镜成像观测,这某种程度上相当于一个口径比太阳还大些的终极望远镜。不过要用引力透镜观测有很多技术难点,首先是得抵达550日地距离外才能使用太阳作为引力透镜望远镜。其次确保这样的长距离下高速数据传输,毕竟这样观测产生的是海量的数据。然后是要很好的遮挡来自太阳的杂光干扰,用类似日冕仪、遮光罩等的措施设法解决。还有就是强大的图像处理能力,引力透镜生成的是环状扭曲的图像,需要通过复杂的处理修正为可用图像。
所以要淡定,不要担心地球会不会暴露,因为地球没有雾霾的保护,早就暴露了。也不要守“锅”待信,苦等外星人信号。用光学望远镜主动搜索窥探更好。要相信现实科学,而不是虚构文学。