宜居世界天文臺的藝術(shù)家概念圖。圖片來源——美國國家航空航天局戈達(dá)德太空飛行中心概念圖像實(shí)驗(yàn)室

我們離發(fā)現(xiàn)一顆真正的類地系外行星越來越近了。但發(fā)現(xiàn)它只是成功的一半。要真正確定我們是否在銀河系的其他地方找到了類地行星，我們還必須對其進(jìn)行直接成像。這正是宜居世界天文臺（HWO）的任務(wù)——它是一臺計(jì)劃中的太空望遠(yuǎn)鏡，主要工作就是完成這項(xiàng)任務(wù)。但根據(jù)俄亥俄州立大學(xué)的KazGary及其合作者在arXiv上發(fā)表的預(yù)印本新論文，即使捕捉到行星的圖像并獲得其大氣化學(xué)成分的光譜讀數(shù)仍然不夠。HWO首先需要確定行星的質(zhì)量。

不過，說起來容易做起來難。該論文闡述了為何實(shí)現(xiàn)10%精度的行星質(zhì)量測量對于理解一顆行星是否真正宜居至關(guān)重要。如果沒有這種高精度，用于分析大氣成分的模型就會遇到數(shù)學(xué)家們直言不諱地稱之為簡并的問題。在這種情況下，簡并意味著無法確定行星大氣中的主要背景氣體——而區(qū)分氮?dú)猓ㄈ绲厍虼髿猓┖投趸迹ㄈ缃鹦谴髿猓┯兄喈?dāng)大的區(qū)別。

目前，測量系外行星重量的常用方法是徑向速度法（RV）。該方法通過測量恒星因系外行星引力牽引而產(chǎn)生的光譜擺動(dòng)來實(shí)現(xiàn)。但測量這一數(shù)值極為困難。一顆類地系外行星圍繞類太陽恒星運(yùn)行時(shí)，產(chǎn)生的徑向速度信號僅為每秒9厘米——這是一個(gè)極易被恒星自身表面活動(dòng)掩蓋的極小信號。

弗雷澤討論了HWO的一些局限性。

更糟的是，徑向速度（RV）對于HWO將要觀測的很大一部分恒星來說基本沒用。該天文臺的目