寻找地球2.0，中国或将拿出“独门绝技”
本报记者 张 晔
天闻频道
偌大的宇宙中，地球是唯一一颗存在生命的星球？
十年前，抱着这样的疑问，天文学家们设计了开普勒空间望远镜，对宇宙展开了“星际普查”。在短短数年间，已确认了3300多颗系外行星，发现了超过3700颗候选行星。
但是受技术限制，这些遥远的行星，信号过于微弱，它们究竟是不是宜居的星球，人类还无法解读。
再加上开普勒空间望远镜“英年早逝”，搜索地球2.0的计划不得不另寻出路。而就在不久前，中国科学院南京紫金山天文台提出了“近邻宜居行星巡天计划”，通过沉淀数年的技术手段，用中国人的“眼光”去寻找地球2.0。
寻找类地行星从未停止
伴随着科技的进步，人类探索宇宙的脚步越走越远，新的发现不断涌现。类地行星的发现意味着我们距离发现外星生命更近一步。
科学家认为，地球生命的出现有许多先决条件，比如地球的轨道离太阳不远不近，正好在行星宜居带上；地球的质量不大不小，恰到好处；地球大气层、海洋和磁场，调节得也是非常完美。
因此，科学家们把目光投向了太阳系外的行星，期望在人类文明现有的技术手段下，找到与地球类似的行星。
中国科学院紫金山天文台研究员季江徽告诉科技日报记者，早在1984年，时任美国国家航空航天局（NASA）工程师的威廉·博鲁茨基，想到了一个简单又聪明的办法：当行星运转到恒星前面时，恒星的光度会有非常微弱的改变。好比金星凌日现象，金星把太阳的一小部分挡住，太阳就变得暗了点，借此我们可以发现那些被恒星的光遮掩而难以看到的行星。这种方法被称为凌星法。
“行星猎手”也有缺陷
凌星法对观测设备和观测条件有着较高的要求，比如行星与恒星的体积相比非常渺小，发现类地行星的概率只有千分之五，光度计的测光精度要求优于万分之一。“这就好比我们从很远的地方，观察一只蚊子从明亮的灯泡前飞过所引发的极其微弱的亮度变化。”季江徽说道。
通过多年努力，NASA逐一解决凌星观测难题，在2009年把望远镜送上太空——这就是著名的开普勒计划。
开普勒计划打开了观察宇宙的一个大窗口，它发现了超过3300颗系外行星，有些行星的大小与地球相差不远，并且绕着恒星近距离运转。
但是，开普勒计划也遭遇了新挑战。“在太空嘈杂的背景下，行星的信号非常微弱，虽然它发现了那么多行星候选体，但是最终确认的仅有3300多颗。”季江徽介绍说，凌星法还有一个与生俱来的缺陷，即仅能发现特殊轨道的系外行星，发现宜居带类地行星的概率较低，也不能获取行星的质量，而这正是判断类地行星的关键指标。
另辟蹊径观察恒星曼妙舞步
面对嘈杂的太空信号、巨大的亮度差别和空间分辨率的限制，中国科学院南京紫金山天文台提出了“近邻宜居行星巡天计划”。
该计划采用天体测量法：如果一颗恒星周围存在行星，行星就会使恒星产生一个小幅度的周期性摆动，通过观测恒星位置的微小变化，排除恒星自身运动后就能解读出恒星周围是否存在行星，并计算出行星的质量。
天体测量法此前已有实践，要实现“近邻宜居行星巡天计划”，技术上需要达到前所未有的精度：微角秒——相当于在地球上分辨出一个放在月亮上的一元硬币。
“我们计划发射一个1.2米口径的高精度天体测量空间望远镜，实现微角秒级星间距的测量精度，探测距离地球比较近的太空区域，大约为32光年左右，预计将巡查100个类太阳恒星，期望发现地球2.0。”季江徽说，发现宜居带类地行星的概率非常大，“保守估计至少有50颗”。
“我们已经有了7—8年的技术沉淀，并完成了为期3年的预研和深化论证，预期将来在轨探测精度能够达到微角秒级，超越欧洲盖亚卫星。”季江徽说道。
相比凌星法，天体测量法还有数据处理优势，可以把嘈杂的信号剔除，也能把类似木星那样的大质量行星去除。而且一旦发现就可确认，无需证认。
季江徽告诉记者，过去我国的天文学研究总是跟在发达国家后面，现在我们在类地行星观测上已经积累了足够的技术实力，还有强大的太空飞行器研究和发射能力作后盾，完全可以另辟蹊径，实现超越。
（《科技日报》2020年3月2日第 7 版。）
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