别以为这是天方夜谭。

科学家们早在爱因斯坦提出广义相对论不久,就开始琢磨:既然引力能弯曲光线,那是不是可以用太阳强大的引力场,把遥远星球的光聚焦到一个点上,从而实现超级变焦?

这就是所谓的“太阳引力透镜”(Solar Gravitational Lens,简称SGL)——一个位于太阳约650个天文单位(AU)之外的神奇位置。



650 AU是什么概念?

最远的人造飞行器旅行者一号也不过刚飞出太阳系,距离这个“透镜点”还差三分之二的旅程。要到达那个位置,我们得造出一次性能撑上几个世纪的探测器,还要确保它飞得又稳又准。困难重重,但也不是全无希望。

理论上,只要我们能把一个大望远镜精确送到SGL,它就可以借助太阳自身的引力“放大镜”效应,把遥远的系外行星拍个清清楚楚。

有多清楚?

一像素可以看到10公里的地表细节——能看清一个小镇的轮廓。这不是在看模糊的光斑,而是在用物理学亲手打开星际摄影的上帝视角。

但愿景归愿景,现实是一地鸡毛。

一直以来,有不少科学家试图为这个宏伟设想扫清障碍,比如NASA喷气推进实验室(JPL)的Turyshev博士就和一位独立研究员Toth合作发表了一系列研究,试图评估SGL是否真的能拍出“外星全景图”。

他们的问题清单上,排在前面的就是太阳的日冕。别看它在天空中光芒万丈,它对科学家的望远镜来说,简直是一场灾难。

日冕像一个无处不在的噪声源,不停干扰着从系外行星传来的微弱光线。而且太阳并不是完美的球体,它的自转和内部结构造成了所谓的“四极矩”——也就是说它的引力透镜不是均匀的,这种微小的不对称会让来自遥远行星的光线发生偏移,像在扭曲的玻璃后面看风景,怎么看都不清楚。

而就在最近,Toth又在arXiv上发布了一篇新论文,进一步指出了另一个棘手的问题:云。

没错,就是那种我们每天抬头就能看到、会随风飘来飘去的白云。在地球上,它们能挡住阳光、带来雨水,是天气的重要组成。

但如果我们站在650 AU外的SGL位置回头看地球,这些云就变成了搅局者。它们的漂浮和变化会极大干扰图像重建的过程,使得原本就微弱的信号更加模糊。

Toth做了一个模拟实验:假设我们从另一个恒星系统的SGL位置来看地球,用目前设想的成像技术试图重建地表图像。他发现,即便是云量只有13.7%(比地球的平均水平还低很多),图像仍旧模糊不清,基本无法分辨出大陆轮廓,更别提看清楚是否有城市、植被、甚至外星文明的踪迹了。

这个结果无疑给那些希望“拍到外星人”画面的人泼了一盆冷水。

不过Toth并没有完全丧失希望。他在论文最后提出了一个疯狂但不失现实的构想:既然一个望远镜搞不定,那我们干脆派出一整个“望远镜舰队”。他设想,如果我们能部署1万个配有1米级反射镜的小型卫星,组成一个巨大的星际观测阵列,那么我们就能:

  1. 精确跟踪系外行星的运动;
  2. 抵消由云层变化引起的图像噪声;
  3. 更好地过滤来自母恒星的背景光干扰。

听起来是不是像科幻?

其实这种数量级的部署并不比现在的星链(Starlink)卫星数量高多少。而且,如果真的能实现,它将彻底改变我们观察宇宙的方式。

当然,这种“宇宙级摄影棚”离我们还远得很。

首先要解决的是技术门槛:卫星如何自我定位?如何在如此遥远的地方协调工作?能源从哪里来?数据怎么回传?这一切都需要未来几十年甚至上百年的技术积累与跨越。

但即便如此,SGL仍旧是宇宙留给人类的一张底牌。它是由自然法则自带的、免费的大口径光学系统,只等着我们有一天能用得上。科学家们之所以乐此不疲地研究它,是因为这可能是我们近未来唯一能真正“看到外星人”的机会。哪怕代价高昂,哪怕遥不可及,也值得我们为它花上无数脑细胞去想象和设计。

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