去年12月，天文学家兴奋地宣布发现了一颗名为开普勒22b的行星。它位于620光年之外，是NASA开普勒太空望远镜发现的第一颗位于其恒星宜居带内的行星——宜居带是一个能够支持液态水的区域，而液态水是地球生命的关键要素。一位NASA艺术家则更进一步，创作了上面的插图，描绘了一个像我们自己的地球一样，拥有蓝色、布满云层的宜人世界。
不幸的是，开普勒无法提供对它已发现的2300多颗潜在行星的如此详细的描述。它无法告诉我们这些行星是否是岩石行星，大气层中是否有氧气，或者表面是否有液态水。换句话说，它无法告诉我们真正想知道的：地球之外是否存在生命？
上世纪90年代中期，当第一批围绕其他恒星运行的系外行星被发现时，NASA工程师们就提出了旨在解决这一问题的任务。其中一项是“类地行星探测器”（Terrestrial Planet Finder），这是一个耗资超过10亿美元的太空望远镜，能够捕捉单个行星的光；然后通过光谱分析（将光分解成不同的波长，以确定行星大气的组成），寻找水蒸气、氧气和甲烷等对生命友好的分子。
但NASA遇到了预算问题，导致“类地行星探测器”等生命探测项目的资金被搁置。因此，当开普勒于2009年发射时，并没有明确的后续任务。
“财政现实令人沮丧，”加州帕萨迪纳NASA喷气推进实验室的天体物理学家马克·斯温（Mark Swain）说。“但同时，弄清楚如何对所有这些惊人的发现进行最佳后续研究，也是一个令人兴奋的挑战。”
随着资金的枯竭，对系外行星的兴奋感却与日俱增。开普勒的结果令人信服，因为它发现了数量众多且种类繁多的行星。其他近期研究表明，我们的银河系含有超过1000亿颗行星。其中，数十亿颗可能具有适合液态水的温度。这颗可能宜居行星的丰富程度，让天文学家们争相寻找方法，在极其有限的预算下，重现“类地行星探测器”的精神。
触手可及的成果
降低成本的关键在于专注于相对明亮、距离较近的恒星周围的行星——这些行星最容易探测。斯温是“快速红外系外行星光谱巡天探测器”（Fast Infrared Exoplanet Spectroscopy Survey Explorer，简称Finesse）项目的主要研究员。这是一个提议中的30英寸太空望远镜，将探测200多颗近距离恒星周围的行星，以了解它们的大气层和形成过程。该望远镜将分析每颗恒星，观察行星在其前方和后方移动时恒星光线的变化。通过观察恒星光线穿过行星大气层时被吸收的波长，天文学家可以确定大气层是否含有水、一氧化碳、甲烷和二氧化碳。
或者，一个由麻省理工学院领导的天文学家团队正在开发“凌日系外行星巡天卫星”（Transiting Exoplanet Survey Satellite，简称TESS），这是一个包含一系列望远镜的航天器，将对整个天空进行扫描，寻找围绕最近、最明亮恒星的宜居带内的系外行星。TESS本身不进行光谱分析；这项工作将留给哈勃太空望远镜或即将推出的詹姆斯·韦伯太空望远镜等天文台——后者将比哈勃更大、更强大，并配有专门用于研究行星大气的摄谱仪。
去年9月，NASA分别向Finesse和TESS提供了100万美元，以制定更详细的任务概念。如果其中任何一个能成功发射升空，其预算将为2亿美元（仅为2007年被否决的“行星探测器”预算的一小部分），发射日期大约在2016年。
数量的力量
一些天文学家正在采取更简朴的方法，放弃大型太空任务，转而使用小型望远镜网络来探测附近的系外行星。
“MEarth”是一项耗资100万美元的地面行星搜寻项目。它依靠亚利桑那州的八台相同的16英寸望远镜来寻找围绕比太阳小而冷的近距离恒星运行的行星。搜寻结果将被传递给更强大的望远镜进行关键的光谱分析。2009年，“MEarth”发现了它的第一颗行星Gliese 1214b；今年早些时候，科学家利用哈勃望远镜分析了该行星的光，并得出结论，它拥有一个主要由水蒸气组成的致密大气层，尽管这颗行星太热，无法支持类似地球的生命。
麻省理工学院的天文学家萨拉·西格（Sara Seager）确实计划将望远镜送入太空，但她的“ExoplanetSat”任务（耗资约1500万美元）的吸引力在于它不需要自己的发射。相反，她大约十几个微型卫星，每个的大小都不超过一块面包，将被搭载在为其他任务准备的火箭上送入太空。这些火箭的上层级包含小型舱室，可以轻松容纳西格的望远镜，并将它们放置在与火箭其他有效载荷相同的轨道上。一旦进入轨道，每个望远镜都会对准一个特定的目标恒星，并搜索其周围的行星。
即使是西格也更倾向于像“类地行星探测器”那样的大型昂贵任务，但她希望继续推进系外行星的搜寻。虽然仅仅知道像开普勒22b这样的行星的存在就已经很令人兴奋，但天文学家的梦想场景是发现生命并近距离研究它。
“我们希望为未来铺平道路，这样当人们找到方法时，他们就可以去那里，”西格说。“我们真诚地相信，总有一天他们会找到办法。”
NASA供图
行星猎人的防眩光护目镜
寻找外星生命需要分析遥远行星的光，以确定其大气的构成。当这颗行星恼人的恒星（亮度大约是行星的100亿倍）挡在前面时，这项工作很难进行——因此，NASA正在设计一个星罩，以便让行星显现出来。NASA喷气推进实验室正在开发的一个原型呈花瓣状，有20英尺长的花瓣（下方展示了一个），它们合在一起可以屏蔽恒星100亿倍的光。项目负责人杰里米·卡斯丁（Jeremy Kasdin）表示，这个星罩可能在十年内准备好与太空望远镜一起部署。
—方飞（Fangfei Shen）
