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感觉大众文化充斥着关于空间发现以及着迷地寻找其他类地行星的消息。鉴于我们只去过太阳系内的其他两个行星的表面（不算月球），我们却似乎对于太阳系内外的很多行星和卫星构成的成分很有自信。
当科学家声称一颗行星具有潜在可居住性时只是随意猜测的吗？他们到底怎么能够测定数百万或数十亿英里以外的行星的构成和大气呢？
确定行星的构成……
一百年以前，天文学与现在大为不同。当时对于遥远行星的运行速度、体积大小、构成物质和大气成分都不过是猜测，但在过去的一个世纪内，我们的技术取得了惊人的进步。当看着我们的太阳系，我们可以很有根据的猜测其行星的构成，因为它们离地球是如此的近。对于一些行星，例如火星和金星，我们已经亲身到过它们的表面，确认它们是由什么构成的，但我们仍然有很多太阳系邻居的表面没有拜访过。
不过，我们知道了地球的构成和大小，特别是它的密度，因此我们可以采用相同信息来与其他行星作对比以了解。如果我们找到一颗类地行星具有相同的密度，那我们可以假设它们的构成是相似的（硅酸盐岩石包围铁镍核心）。如果一个行星比地球大得多但密度更小，那它更有可能是一颗巨型气体行星（例如木星、土星、天王星），有可能是由轻质元素构成的，如氢和氦包围一个岩石的或熔态金属的核心。
然而测定行星的密度又是另一个棘手的问题，因为我们需要知道它的质量和体积。基于我们对轨道和牛顿物理定律的学习，我们可以根据它对母星的影响来计算它的质量。当一颗行星绕一颗恒星运行时，行星运行的质量会对恒星产生一股微小的引力。这种摆动是因为行星会吸引恒星，轻微地改变它的速度；根据我们对红移和蓝移现象的知识，俗称多普勒效应，这些速度的变化能极其准确地告诉我们类似行星的物体的质量。
图解：红移和蓝移图表（图片来源：wired）
不过，测定体积是一门稍微不那么精确的科学。通过观察食相（当一颗行星从一颗恒星前面经过时），或者一颗卫星从一颗行星前面经过时，我们可以探测到由于交叉引起的光线变暗。当一颗行星从一颗恒星前面经过时，它挡住了恒星表面的某一部分，而这部分是可以被测量到其直径的。只要直径被计算出来，以及假定了球体的形状，那么体积就能被比较精确地测出。
掌握了体积和质量，密度自然就可以被计算出来了，这就能让我们知道这颗行星是属于哪一种“类型”的（岩石的、熔化的、类地的、气体巨行星或完全不同的东西）。我们能根据这些测量结果来猜测其表面上的元素类型。
行星的大气
测定一颗行星的大气成分似乎更难了，但实际上，这巧妙地简单。每当一个物体上的光被观测到，就可以测量到这光中被过滤掉的部分。举个例子，当我们观测一颗遥远的行星时，我们可以探测到穿过其大气层的星光。此时，不同的元素会吸收光，而不是让它直接穿过，但它们只会吸收光谱中的某些部分。这就产生了一种“光信号”。
图解：光信号例子（图片来源：visionlearning）
通过使用一种叫做光谱仪的仪器，天文学家能测量到通过大气的光，然后把其光谱展开，使其看起来像一个条形码。光谱中“失踪”的部分精确地告诉我们大气中有什么元素，因为我们已经测量过每一个已知元素的光吸收情况，并把其制作成了标准表。
举个例子，如果我们去看一个来自地球的光谱，这个“条形码”中与氮、氧和氩相关的频率会丢失，因为那些元素构成了地球的大气（分别占78%、21%和1%）。读取这些光谱让我们有机会获取宇宙的“指纹”，以及使我们读取理解这些测量值的能力变得更好了。
事实上，一些光谱仪甚至不读取可见光，而读取在可见光谱之外的光（微波和X射线）。这些测量遵循相同的规律，但它们甚至能告诉我们大量来自整个宇宙的物体的基本组成信息！
参考资料
1.WJ百科全书
2.天文学名词
3.sciabc
AskanAstronomer(CornellUniversity)
ScientificAmerican
USAToday
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