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在民间传说中，一个权力很大的人曾夸口他能叫大山过来，但在连叫了数声“大山，过来！”之后，大山巍然不动，于是他改口说，既然大山不过来，那就只好自己去见大山了。
这个故事用来形容人类近半个世纪来寻找外星人的历程倒是蛮合适的。起初，我们想守株待兔，可是外星人迟迟不来，现在就只好自己去找了。
寻找外星人，首先自然要先找出适合生命栖居的行星。随着技术的进步，迄今已发现大约850多颗太阳系外行星。但很遗憾，对于这些行星，除了质量、半径和公转轨道之外，更多的细节我们一无所知。譬如，它有没有大气层？那里一天有多少小时？
尤其重要的是，它有没有磁场？
有没有磁场对于生命在一颗星球上能否生存繁衍至关重要。就拿地球来说，我们每时每刻都受到来自太阳风和宇宙线的高能带电粒子的威胁，这些粒子会破坏我们体内的DNA，掠走我们赖以生存的大气，幸好地磁场像一面盾牌把它们都阻挡在外了，否则就不会有今天的你我。所以，除了液态水，一颗行星是否拥有足够强的磁场，也是判断它是否适合生命栖居的重要条件。
射电波揭开
系外行星的面纱
但是对于遥远的太阳系外行星，如何判断它有没有磁场呢？
办法出乎很多人的意料，那就是看它有没有极光。在地球的南北两极，夜空中经常会出现绚丽多彩的巨大“飘带”，这就是极光。极光是这样产生的：地球磁场在南北两极最弱，最容易被带电粒子“攻进来”。太阳风的带电粒子进入两极地区的高空，与那里的大气分子碰撞，导致气体放电，于是产生了极光。不同气体的极光颜色是不一样的，比如氧气发出的是黄绿色的极光，氮气分子则一般发出红色或者蓝色的极光。产生极光需要三个条件：带电粒子、行星磁场和大气。
极光现象并非局限于地球。在木星、土星、天王星和海王星上，也同样观察到了极光。我们有理由期望一些太阳系外行星也拥有极光。
不过即使一颗太阳系外行星拥有极光，从地球这么遥远的距离观察，也是非常微弱的，早已淹没在母恒星发出的耀眼光芒中。所以，要直接观测外星极光几乎是不可能的。
所幸伴随极光的还有另一样东西——射电波（即无线电波）。如果一颗行星拥有磁场，它就有可能发射射电波，其强度可以比母恒星的射电波还要强，所以射电波至今依然是天文学家研究太阳系外行星最理想的手段。一颗行星的射电波可以帮助我们计算行星上一天有多长以及磁场有多强；它能够让我们了解行星上产生磁场的地质活动以及行星与母恒星的作用；甚至还能告诉我们，这颗行星拥有多少颗卫星。
木星是理想的实验场
如何通过我们在地球上观测到的射电波信号，推测出系外行星具体的特征呢？
这需要我们建立数学模型，不同的模型所做的预言可能会不一样。所幸我们在太阳系拥有一个理想的实验场来检验这些模型可靠不可靠，那就是木星。
在太阳系中，木星上的极光最为壮观。木星是太阳系中行星的王者，它的质量是所有其他行星质量之和的2倍多。它也拥有最强的磁场，在它的两极，有着最漂亮的极光环。我们用地面的望远镜是没法观测到木星极光的，因为它们大多是紫外线，不能穿透地球大气。
最早的木星极光照片是由美国宇航局的“旅行者1号”太空飞行器于1979年飞越木星时拍摄到的。今天，通过哈勃空间望远镜，我们也可以拍摄到木星的紫外线极光，以及通过钱德拉空间望远镜拍摄木星的X射线极光。
但事实上，远在“旅行者1号”实地拍摄之前，天文学家就通过来自木星的射电波知道木星上存在极光了。有了这些射电信号，科学家就可以通过数学模型去计算木星磁场的强度，然后与实地测量结果比较，以改进模型。待到模型完善之后，就可以拿去研究太阳系外行星。这样，木星就为我们了解太阳系外行星搭建了一座桥梁。
那么，来自木星极光的射电波与木星的性质有哪些关联呢？
首先，射电波的频率有一个上限，上限值取决于行星的磁场强度。比如，木星发射的射电波频率最高上限是40兆赫。根据这个上限值，我们可以推知行星的磁场强度。
其次，射电波是从磁场一个圆锥形漏斗区域发射出来的，当行星自转时，就像灯塔一样扫射宇宙空间。所以到达地球上的行星射电波，应该是脉冲信号。根据脉冲间隔时间，可以计算出行星的自转周期。
最后，虽然行星和母恒星都会发射射电波，但两者性质不一样。根据这一点，我们可以把来自母恒星的射电信号排除。
此外，木星还让我们对于宇宙中极光的来历有了更多的认识。前面说过，地球极光来自太阳风与地球大气的作用。推而广之，这类极光来自行星大气和母恒星的作用。但木星极光却主要来自另一种情况：木星的第三大卫星是一个多火山的世界，火山爆发产生的电离气体以1000千米/秒的速度吹向木星。木星的极光主要是由这些电离气体产生的。科学家推测，在太阳系外行星上，后一类极光也应该很常见。
寻找来自太阳系外
行星的射电信号
天文学家已经建立了一个数学模型，这个模型用于分析太阳系诸行星的射电信号非常成功，可以推测行星的诸多性质，比如行星轨道平面的倾斜度，磁场相对自转轴的倾斜度以及自转周期、轨道周期和磁场强度，等等。现在，他们等着用该模型去分析太阳系外行星的射电信号。
但我们至今还没有探测到太阳系外行星的射电信号。这项工作自1977年就开始了，前些年美国宇航局的科学家用射电望远镜检查了近半数太阳系外行星，仍一无所获。
他们认为，探测不到信号的原因是这些望远镜不能观测足够低频率的射电波。拿木星来说，它的射电波主要集中在40兆赫以下，所以，如果你的望远镜不能探测40兆赫以下的射电波，那么你就啥也看不到。而美国以前的射电望远镜只能探测高于50兆赫的射电波。
现在，人们对探测外星极光射电波的兴趣又被点燃了。因为一个叫“低频阵列（LOFAR）”的高灵敏度射电望远镜刚刚建成。它是迄今探测低于250兆赫波段的最大、最灵敏的射电望远镜。这个望远镜是一个巨大的天线阵列，拥有45000个小天线，分布在荷兰、法国、德国、瑞士和英国等国。
新的射电望远镜能探测的射电信号最低可达10兆赫，低于10兆赫的射电波会被地球大气屏蔽掉，所以你想探测更低波段的射电波，只能寻求在地球之外架设天线。月球表面将是未来建造这样一个望远镜的理想地址。
随着越来越先进的射电望远镜建成，我们对于太阳系外行星的研究将迎来高潮。也许有一天喜讯传来：“哇，外星人就在这里！”
这个故事用来形容人类近半个世纪来寻找外星人的历程倒是蛮合适的。起初，我们想守株待兔，可是外星人迟迟不来，现在就只好自己去找了。
寻找外星人，首先自然要先找出适合生命栖居的行星。随着技术的进步，迄今已发现大约850多颗太阳系外行星。但很遗憾，对于这些行星，除了质量、半径和公转轨道之外，更多的细节我们一无所知。譬如，它有没有大气层？那里一天有多少小时？
尤其重要的是，它有没有磁场？
有没有磁场对于生命在一颗星球上能否生存繁衍至关重要。就拿地球来说，我们每时每刻都受到来自太阳风和宇宙线的高能带电粒子的威胁，这些粒子会破坏我们体内的DNA，掠走我们赖以生存的大气，幸好地磁场像一面盾牌把它们都阻挡在外了，否则就不会有今天的你我。所以，除了液态水，一颗行星是否拥有足够强的磁场，也是判断它是否适合生命栖居的重要条件。
射电波揭开
系外行星的面纱
但是对于遥远的太阳系外行星，如何判断它有没有磁场呢？
办法出乎很多人的意料，那就是看它有没有极光。在地球的南北两极，夜空中经常会出现绚丽多彩的巨大“飘带”，这就是极光。极光是这样产生的：地球磁场在南北两极最弱，最容易被带电粒子“攻进来”。太阳风的带电粒子进入两极地区的高空，与那里的大气分子碰撞，导致气体放电，于是产生了极光。不同气体的极光颜色是不一样的，比如氧气发出的是黄绿色的极光，氮气分子则一般发出红色或者蓝色的极光。产生极光需要三个条件：带电粒子、行星磁场和大气。
极光现象并非局限于地球。在木星、土星、天王星和海王星上，也同样观察到了极光。我们有理由期望一些太阳系外行星也拥有极光。
不过即使一颗太阳系外行星拥有极光，从地球这么遥远的距离观察，也是非常微弱的，早已淹没在母恒星发出的耀眼光芒中。所以，要直接观测外星极光几乎是不可能的。
所幸伴随极光的还有另一样东西——射电波（即无线电波）。如果一颗行星拥有磁场，它就有可能发射射电波，其强度可以比母恒星的射电波还要强，所以射电波至今依然是天文学家研究太阳系外行星最理想的手段。一颗行星的射电波可以帮助我们计算行星上一天有多长以及磁场有多强；它能够让我们了解行星上产生磁场的地质活动以及行星与母恒星的作用；甚至还能告诉我们，这颗行星拥有多少颗卫星。
木星是理想的实验场
如何通过我们在地球上观测到的射电波信号，推测出系外行星具体的特征呢？
这需要我们建立数学模型，不同的模型所做的预言可能会不一样。所幸我们在太阳系拥有一个理想的实验场来检验这些模型可靠不可靠，那就是木星。
在太阳系中，木星上的极光最为壮观。木星是太阳系中行星的王者，它的质量是所有其他行星质量之和的2倍多。它也拥有最强的磁场，在它的两极，有着最漂亮的极光环。我们用地面的望远镜是没法观测到木星极光的，因为它们大多是紫外线，不能穿透地球大气。
最早的木星极光照片是由美国宇航局的“旅行者1号”太空飞行器于1979年飞越木星时拍摄到的。今天，通过哈勃空间望远镜，我们也可以拍摄到木星的紫外线极光，以及通过钱德拉空间望远镜拍摄木星的X射线极光。
但事实上，远在“旅行者1号”实地拍摄之前，天文学家就通过来自木星的射电波知道木星上存在极光了。有了这些射电信号，科学家就可以通过数学模型去计算木星磁场的强度，然后与实地测量结果比较，以改进模型。待到模型完善之后，就可以拿去研究太阳系外行星。这样，木星就为我们了解太阳系外行星搭建了一座桥梁。
那么，来自木星极光的射电波与木星的性质有哪些关联呢？
首先，射电波的频率有一个上限，上限值取决于行星的磁场强度。比如，木星发射的射电波频率最高上限是40兆赫。根据这个上限值，我们可以推知行星的磁场强度。
其次，射电波是从磁场一个圆锥形漏斗区域发射出来的，当行星自转时，就像灯塔一样扫射宇宙空间。所以到达地球上的行星射电波，应该是脉冲信号。根据脉冲间隔时间，可以计算出行星的自转周期。
最后，虽然行星和母恒星都会发射射电波，但两者性质不一样。根据这一点，我们可以把来自母恒星的射电信号排除。
此外，木星还让我们对于宇宙中极光的来历有了更多的认识。前面说过，地球极光来自太阳风与地球大气的作用。推而广之，这类极光来自行星大气和母恒星的作用。但木星极光却主要来自另一种情况：木星的第三大卫星是一个多火山的世界，火山爆发产生的电离气体以1000千米/秒的速度吹向木星。木星的极光主要是由这些电离气体产生的。科学家推测，在太阳系外行星上，后一类极光也应该很常见。
寻找来自太阳系外
行星的射电信号
天文学家已经建立了一个数学模型，这个模型用于分析太阳系诸行星的射电信号非常成功，可以推测行星的诸多性质，比如行星轨道平面的倾斜度，磁场相对自转轴的倾斜度以及自转周期、轨道周期和磁场强度，等等。现在，他们等着用该模型去分析太阳系外行星的射电信号。
但我们至今还没有探测到太阳系外行星的射电信号。这项工作自1977年就开始了，前些年美国宇航局的科学家用射电望远镜检查了近半数太阳系外行星，仍一无所获。
他们认为，探测不到信号的原因是这些望远镜不能观测足够低频率的射电波。拿木星来说，它的射电波主要集中在40兆赫以下，所以，如果你的望远镜不能探测40兆赫以下的射电波，那么你就啥也看不到。而美国以前的射电望远镜只能探测高于50兆赫的射电波。
现在，人们对探测外星极光射电波的兴趣又被点燃了。因为一个叫“低频阵列（LOFAR）”的高灵敏度射电望远镜刚刚建成。它是迄今探测低于250兆赫波段的最大、最灵敏的射电望远镜。这个望远镜是一个巨大的天线阵列，拥有45000个小天线，分布在荷兰、法国、德国、瑞士和英国等国。
新的射电望远镜能探测的射电信号最低可达10兆赫，低于10兆赫的射电波会被地球大气屏蔽掉，所以你想探测更低波段的射电波，只能寻求在地球之外架设天线。月球表面将是未来建造这样一个望远镜的理想地址。
随着越来越先进的射电望远镜建成，我们对于太阳系外行星的研究将迎来高潮。也许有一天喜讯传来：“哇，外星人就在这里！”