在探索宇宙生命的征程中，一項(xiàng)備受矚目的計(jì)劃正逐漸浮出水面——宜居世界天文臺(tái)（Habitable Worlds Observatory，簡稱HWO）的觀測計(jì)劃。美國國家研究委員會(huì)2020年度天文和天體物理學(xué)十年調(diào)查報(bào)告（Astro2020）將其列為重要內(nèi)容，這背后是人類對解答“我們在宇宙中是否孤獨(dú)”這一根本問題的強(qiáng)烈渴望。不過，實(shí)現(xiàn)這一目標(biāo)并非易事，需要諸多技術(shù)突破以及大量資金投入?？茖W(xué)家預(yù)估，HWO的制造成本將達(dá)百億美元量級(jí)，但一旦建成，它將成為解答生命奧秘的強(qiáng)大工具。

HWO之所以備受期待，關(guān)鍵在于其獨(dú)特的組件設(shè)計(jì)。它配備了星冕儀和偏振儀這兩個(gè)重要組件。星冕儀能夠阻擋恒星光線，讓系外行星的光線順利進(jìn)入望遠(yuǎn)鏡的光學(xué)結(jié)構(gòu)；偏振儀則可檢測光在太空中傳播時(shí)的振動(dòng)方式。雖然以往的空間望遠(yuǎn)鏡也有搭載類似儀器，但HWO從設(shè)計(jì)之初就將二者結(jié)合，專門針對宜居系外行星，這使得它在完成任務(wù)的能力上遠(yuǎn)超現(xiàn)有的空間望遠(yuǎn)鏡。

HWO的觀測計(jì)劃分為四個(gè)階段。首先是搜尋潛在的宜居星球。這一任務(wù)并非HWO獨(dú)自承擔(dān)，詹姆斯·韋伯太空望遠(yuǎn)鏡（JWST）等其他空間望遠(yuǎn)鏡已開始行動(dòng)，將位于其他恒星宜居帶中的候選行星編入列表，HWO將憑借其獨(dú)特功能進(jìn)一步推進(jìn)這一工作。第二步是尋找“有生機(jī)的世界”，也就是尋找葉綠素等“生物色素”。具有生物色素的行星會(huì)產(chǎn)生獨(dú)特的偏振光模式，HWO能夠直接探測到這些模式，而現(xiàn)有望遠(yuǎn)鏡僅能簡單觀測行星整體情況。

一旦找到有生機(jī)的世界候選者，HWO將進(jìn)入第三步——繪制星球表面地圖。盡管繪制高分辨率表面圖面臨諸多復(fù)雜性，但理論上HWO可以繪制遙遠(yuǎn)宜居系外行星的極低分辨率地圖，幫助區(qū)分陸地、海洋以及可能被光合作用生命形式覆蓋的區(qū)域。

最后一步最為關(guān)鍵，即尋找手性分子。在天體生物學(xué)領(lǐng)域，手性被視為證明另一個(gè)星球存在生命的確鑿證據(jù)。地球上的所有生命都由同手性分子構(gòu)成，這些分子的存在會(huì)在偏振光中產(chǎn)生信號(hào)，尤其是在“圓偏振”類型中最為明顯。在這種偏振類型里，光的振蕩方向圍繞傳播方向以圓形旋轉(zhuǎn)，旋轉(zhuǎn)方向取決于分子的手性，可能是順時(shí)針也可能是逆時(shí)針。HWO能夠檢測到極其微弱的這些信號(hào)，即便它們僅占整個(gè)光譜信號(hào)的0.1%。而且，這些微弱信號(hào)預(yù)計(jì)會(huì)呈現(xiàn)出清晰、狹窄且在光譜上獨(dú)一無二的特征，這些特征僅由生物分子引起，而非光的散射或在金屬表面反射等其他一般過程。按照相關(guān)論文觀點(diǎn)，若HWO發(fā)現(xiàn)這樣的信號(hào)，將是那個(gè)世界存在生命的有力證明。然而，在當(dāng)前大體量觀測任務(wù)預(yù)算削減嚴(yán)重的背景下，HWO能否實(shí)現(xiàn)預(yù)期觀測能力仍是未知數(shù)。