在智利阿塔卡馬沙漠的高山上，天文學家可以觀看到世界上最清晰的宇宙景觀。一些天文學家正在修建史上最大的望遠鏡，放大數千個未知的行星。
在廣闊無垠的宇宙中，除了地球所在的太陽系以外，還有許許多多的恆星、行星、星系，以及黑洞等。如果天文學家想要解開更多的宇宙謎題，就需要在宇宙中看得更遠更清楚，為此，天文學家需要建造更大、精度更高的望遠鏡。目前，眾多大型望遠鏡已經在計劃和建造之中了，其中就包括極大望遠鏡(簡稱ELT)。ELT由歐洲南方天文台的十六個成員國共同承建，並選址於南半球的智利，這裡是眾多先進天文儀器的大本營。如果ELT建成，天文學家不僅能夠找到上述問題的答案，而且還能直接觀測外星天體。
奔赴南美洲的歐洲天文學家們
在智利拉西拉天文台的控制室中，來自義大利的研究員西蒙娜·奇切里正緊盯著一排監視器，她的手裡拿著一張紙，上面潦草地寫著幾個坐標。接下來的一整晚，操作員會將望遠鏡鎖定在這幾個位置，奇切里需要一直守在這裡，尋找太陽系外的行星。奇切里是每年前往智利的數百名國際天文學家之一，為了找到和確認新的行星，她可能需要在智利呆上幾個月。
智利在天文學家心中的明星地位始於拉西拉天文台的建設。20世紀60年代初，世界上所有的大型望遠鏡都安裝在北半球，天文學家只能看到半邊的天空。然而為了研究銀河系和麥哲倫星雲的中心，歐洲的天文學家們不得不去南半球。
1962年10月5日，德國、法國、比利時、荷蘭、瑞典五國在法國巴黎簽署了一份協議，決定共同在南半球建立天文台，並命名為歐洲南方天文台(ESO)，後來丹麥、芬蘭、義大利等國家也陸續加入ESO。因為智利阿塔卡馬沙漠氣候極度乾燥，平均每年只下6天的雨，而且空氣十分乾淨，非常適合觀測天空，所以當時的幾個歐洲國家最終選定智利阿塔卡馬沙漠為ESO的台址，並且聯合在海拔2400米的地方建造了第一座南半球大型天文台——拉西拉天文台。(現在歐洲南方天文台在智利主要有三個觀測地：拉西拉天文台、帕瑞納天文台和拉諾德查南天文台。)
神秘天體充滿宇宙
當拉西拉天文台於1969年3月落成時，天文學家還沒有發現一顆系外行星。直到1995年，人們才第一次確切地觀測到一顆距地球40光年的氣體行星，它的運行軌道非常靠近恆星，每4個地球日就完成一次恆星環繞。從那以後，天文學家觀測到的系外行星數量一直在不斷增長，截至2019年2月10日，已確認的系外行星數量是3912顆。
這些新發現的行星有著各種各樣的特點，有些甚至顛覆了我們原本對行星的認知。例如，距地球420光年以外，有一顆和土星十分相似的系外行星J1407b，它竟然擁有37個行星環，直徑是土星的200倍，達9000萬千米，因此它也被稱為「超級土星」。另外還有一顆名為克卜勒-16b的行星，它會圍繞著兩顆恆星運行，也就說在它的天空裡會有兩顆太陽。
在已經確認的全部系外行星中，70%的發現要歸功於克卜勒太空望遠鏡。2009年，美國國家航空航天局(NASA)將克卜勒太空望遠鏡派往太空執行一項十分無聊的任務：連續4年來回掃描太空的同一小塊區域。在掃描的過程中，克卜勒會收集該區域約15萬顆恆星發出的光，用一種間接的觀測方法——凌日法尋找系外行星。由於行星相對於恆星來說非常小，比如:太陽包含了太陽系中99%的物質，可以容納130萬個地球，望遠鏡在非常遠的位置將無法直接看到小小的行星。不過，如果太空望遠鏡位於太陽和地球的正前方，每當地球經過太陽和望遠鏡之間，它就會擋住一些陽光。對於系外行星來說也一樣，如果望遠鏡探測到一顆恆星發出的光以固定的時間間隔減少，這意味著一顆或者多顆行星圍繞著恆星旋轉。2018年，克卜勒太空望遠鏡由於燃料耗盡正式退役，不過它的成果十分豐碩，截至2019年2月10日，克卜勒望遠鏡發現了已確認的2696顆系外行星，還有2896顆已發現但未經確認的行星。
尋找「跳舞」的恆星
天文學家們還遠遠沒有完成對克卜勒提供的大量數據的研究，奇切里的任務就是精確地調查一些候選的系外行星，以便正式確認它們的身份，她所使用的方法是尋找「跳舞」的恆星。
準確地說，這種方法叫做徑向速度法，也叫都卜勒光譜法，它來源於都卜勒效應。那麼什麼是都卜勒效應呢?
你一定有過這樣的經歷，當一輛救護車在你眼前呼嘯而過的時候，隨著救護車離我們的距離由遠變近、再變遠，警報聲的音調也先是變得尖利，然後恢復平緩。因為當光波或聲波的波源與觀察者發生相對運動時，就會產生都卜勒效應，即當波源(救護車)接近觀察者時，觀察者接收到的波的頻率會變高(你聽到的聲音的頻率會變高)，當波源遠離觀察者時，觀察者接收到的波的頻率會變低。
恆星就是光源，正朝我們(地球)移動的恆星所發出的光頻率更高，以可見光光譜——紅橙黃綠青藍紫為例，光的顏色會更藍，被稱為藍移，而遠離我們的恆星會看起來更紅，被稱為紅移。當然，恆星發出的光並不一定在可見光範圍內，紅移和藍移只是代表恆星所發出的光波頻率在光譜上的移動。
行星的引力會使恆星輕微地搖晃，在我們的眼中，恆星就像是在跳舞一樣。如果奇切里通過紅移和藍移發現了一顆正在跳舞的恆星，那麼很大程度上行星正在拉著恆星。
徑向速度法是天文學家尋找系外行星強有力的工具之一，而拉西拉天文台的高精度徑向速度行星探測器(HARPS)是同類儀器中最傑出的。迄今為止，它已經發現了許多的類地行星。2016年，天文學家使用HARPS發現了一顆類地行星，它圍繞著距太陽最近的恆星——半人馬座比鄰星運轉，它與其恆星距離為700萬千米，質量至少為地球的1.3倍。2017年，一個比利時研究小組公布了一項發現：七顆行星圍繞著一顆矮星運行，形成了一個類似太陽系的星系，該發現也受益於HARPS。為了紀念自己家鄉的啤酒，這些天文學家將該系統命名為TRAPPIST-1，在該系統中，多達3顆行星與地球相似，並提供了可能容納生命的條件。
拍攝行星的照片
當我們在夜間凝視美麗的星空時，我們的瞳孔會擴張以便收集更多的光線，從而可以看見那些更昏暗的星光。但是人眼收集光線的區域很小，因此，天文學家使用大鏡面的望遠鏡，來看向更深更遠的星空。自從反射式望遠鏡(使用曲面和平面的鏡面組合來收集和反射光線，並形成影像的光學望遠鏡)發明以來，鏡面變得越來越大。
在ELT建成以前，甚大望遠鏡(VLT)無疑仍是歐洲南方天文台的主角。它由四個筒倉組成，每個筒倉都有一個主鏡望遠鏡，每個主鏡(用於接收光線)直徑8.2米。這四台望遠鏡既可以單獨使用，也可以組成光學干涉儀，每個望遠鏡所收集到的光通過複雜的地下通道系統結合起來，天文學家可以看到遙遠行星更細微的細節。例如，我們可以在地球上看到國際空間站里一顆螺絲釘上的螺紋(國際空間的運行軌道位於地表上空400千米)。同時，每台望遠鏡都配有先進的儀器，比如ESPRESSO和SPHERE，解釋它們的名字並沒多大意義，我們在此省略。
ESPRESSO是最新一代光譜分析儀器，它是HARPS的後繼者。HARPS可以探測到速度為3.5千米/小時的恆星運動，而ESPRESSO和4個VLT望遠鏡一起工作，可以捕捉到速度為0.35千米/小時的恆星運動。因為小行星對其恆星的作用力要小於大行星，因此靈敏的ESPRESSO可以發現更多更小的類地行星。
SPHERE解決了星光閃爍的問題，雖然我們看到「一閃一閃」的小星星時會感到非常好玩，但是對天文學家來說，這是一件煩人的事。星光閃爍是因為地球大氣層中的塵埃顆粒扭曲了光線。SPHERE包括自適應光學系統，可以調整某一小部分鏡面的形狀，每秒可以變動1200次，來矯正光線。2016年，天文學家第一次利用SPHERE拍攝到了一張行星照片，這是一顆類似木星的行星，圍繞一顆365光年外的恆星運行。
打破記錄的望遠鏡
在不久的將來，一個主鏡直徑為39米的「巨型天眼」ELT將會坐落在智利阿馬索內斯山頂，並將天文觀測提升到新的高度。ELT將比世界上現存的所有反射望遠鏡加起來還要大，能夠收集的光量將是目前最大光學望遠鏡的15倍。
主鏡、二級鏡、三級鏡和自適應鏡面是ELT的精髓，它們的功能和精度都將打破記錄。由於VLT所使用的8米左右的鏡面已經達到了製造、運輸和維護的極限，為了製造更大面積的鏡面，主鏡將被分解成798個小的六邊形鏡面，每個小鏡面為1.4米寬。另外，綽號為「橡膠鏡子」的鏡面負責自適應光學。它的直徑為2.6米，只有2毫米厚。該鏡面有8000個控制單元，這些控制單元將根據大氣或風力進行每秒數千次的調整。二級鏡和三級鏡負責收集和聚集光線。二級鏡直徑為4.2米，重3.5噸，這面鏡子由德國鑄造，冷卻一年後，法國的專家們會打磨鏡面，直到偏差值不超過15納米。
2024年，當ELT指向智利的天空時，天文學家將能夠聚焦於以前根本看不清的遙遠天體，並且在未來數十年裡，ELT都將是世界上最大的光學望遠鏡。不過天文學家們不會止步不前，未來的望遠鏡將會突破什麼樣的極限呢?讓我們拭目以待。