中國科學(xué)家提出太空計劃 尋找近鄰系外宜居行星

新華社北京5月18日電（記者喻菲、王晨曦）中國科學(xué)家提出一項通過太空望遠(yuǎn)鏡開展的巡天計劃，尋找距離地球約32光年的太陽系外宜居類地行星。如果實施，這將是國際上首次專門在近鄰類太陽型恒星周圍尋找宜居類地行星的空間探測任務(wù)。

“近鄰宜居行星巡天計劃”將長期觀測距離地球約32光年的約100顆類太陽型恒星。 受訪者供圖

中國科學(xué)院紫金山天文臺研究員、“近鄰宜居行星巡天計劃”項目負(fù)責(zé)人季江徽近日向記者介紹, 探索太陽系外宜居行星是天文學(xué)的基礎(chǔ)研究前沿之一，關(guān)乎“地球是否唯一”以及“行星如何成為生命搖籃”等重大科學(xué)問題。

系外行星藝術(shù)構(gòu)想圖。 受訪者供圖

季江徽說，目前人類已經(jīng)發(fā)現(xiàn)并確認(rèn)的系外行星有5000多顆，其中屬于宜居帶類地行星約50顆，但絕大多數(shù)距離地球遙遠(yuǎn)，達(dá)上千光年，“找到近鄰的系外宜居類地行星將是人類的重大發(fā)現(xiàn)，也將為人類未來造訪它們、拓展生存空間提供幫助”。

“近鄰宜居行星巡天計劃”藝術(shù)構(gòu)想圖。 受訪者供圖

季江徽介紹，“近鄰宜居行星巡天計劃”將長期觀測距離地球約32光年的約100顆類太陽型恒星，有望首次在它們周圍發(fā)現(xiàn)宜居帶類地行星，特別是“地球2.0”（與地球大小、軌道與環(huán)境非常相似的行星），實現(xiàn)“從0到1”的重大突破。據(jù)估算，這一計劃預(yù)計發(fā)現(xiàn)約50顆類地行星?？茖W(xué)家將通過對太陽系近鄰行星系統(tǒng)的細(xì)致普查，給出宜居行星及“超級地球”（數(shù)倍到10倍地球質(zhì)量的系外行星）的數(shù)目、真實質(zhì)量和三維軌道等信息。

據(jù)介紹，美國的開普勒空間望遠(yuǎn)鏡、“苔絲”衛(wèi)星等尋找系外行星的太空項目采用凌星探測方法，目前人類已發(fā)現(xiàn)的系外行星絕大多數(shù)都是通過凌星法發(fā)現(xiàn)的，其原理是利用公轉(zhuǎn)的行星從恒星前方通過時會導(dǎo)致恒星的亮度發(fā)生周期性的微弱變化。這種探測方法對行星的公轉(zhuǎn)軌道有很高要求，行星需要正好通過恒星朝向地球的方向，但這種情況發(fā)生的幾率很低，同時需要借助于其他探測手段的進(jìn)一步確認(rèn)。凌星法通常只能獲得行星的半徑，無法直接給出行星質(zhì)量。

“近鄰宜居行星巡天計劃”藝術(shù)構(gòu)想圖。 受訪者供圖

季江徽說，中國的“近鄰宜居行星巡天計劃”將基于空間高精度相對天體測量技術(shù)，精確地測量目標(biāo)恒星中心位置相對于6至8顆標(biāo)準(zhǔn)參考星的微角秒級別的星間距變化，基于這些細(xì)微的變化來計算目標(biāo)恒星受行星引力擾動所發(fā)生的微小晃動，探測恒星周圍具有真實質(zhì)量的宜居帶類地行星。

“天體測量法是天文觀測中經(jīng)典的方法，但是將它用在探測宜居類地行星上是一種技術(shù)上的原始性創(chuàng)新。我們要找到近鄰類太陽型恒星宜居帶的‘地球2.0’，需要在測量技術(shù)上達(dá)到前所未有的精度，即達(dá)到微角秒級別，這相當(dāng)于能在地球上分辨出一枚放在月球上的一元硬幣。”季江徽說。

“我們的探測方法不受行星軌道面的限制，任何軌道的行星都可以探測到，還可以直接測量宜居行星的質(zhì)量，因此可實現(xiàn)對近鄰類太陽型恒星周圍的行星開展全面普查。這些研究將最終回答‘太陽系是否很特殊’或‘我們在宇宙中是否唯一’等科學(xué)問題，并讓人類更深刻地了解地球和太陽系的形成演化過程，充分地認(rèn)識生命的本質(zhì)和起源，進(jìn)而更深刻地了解我們自身。”季江徽說。

系外行星藝術(shù)構(gòu)想圖。 受訪者供圖

根據(jù)計劃，一枚口徑為1.2米的高像質(zhì)、低畸變、高穩(wěn)定光學(xué)望遠(yuǎn)鏡將被送入日地系統(tǒng)第二拉格朗日點的Halo軌道，并在該軌道維持至少5年的穩(wěn)定運行時間，期間將對100顆類太陽型恒星進(jìn)行科學(xué)探測，其中每顆恒星觀測不少于50次。

季江徽說，由于這一軌道受地球引力影響小，熱輻射環(huán)境比較穩(wěn)定，衛(wèi)星消耗很少的燃料即可長期駐留，非常適合天文衛(wèi)星開展全天時觀測。此前中國的嫦娥二號在開展拓展任務(wù)時也曾航行至該軌道，因而技術(shù)相對成熟。

據(jù)介紹，這一任務(wù)除了探測宜居行星外，對于暗物質(zhì)、黑洞等前沿科學(xué)研究也會作出貢獻(xiàn)。目前，由中國多家科研機構(gòu)組成的團(tuán)隊在中國科學(xué)院空間科學(xué)先導(dǎo)專項支持下已開展了前期研究，攻克了主要的關(guān)鍵技術(shù)，并開展了廣泛的國際合作，期待更多的天文學(xué)家參與。