中國(guó)科學(xué)家提出尋找地球2.0計(jì)劃

人類自1995年發(fā)現(xiàn)第一顆太陽(yáng)系外的類木行星以來(lái)，已經(jīng)發(fā)現(xiàn)并確認(rèn)了5000多顆系外行星。這些行星大小不一、形態(tài)各異，涉及熱木星、亞海王星、巖石行星、超級(jí)地球等類型。

2007年發(fā)現(xiàn)的Gliese 581c被認(rèn)為是人類發(fā)現(xiàn)的第一顆在宜居帶的類地行星。2016年，天文學(xué)家在距離地球最近的恒星——比鄰星周圍又發(fā)現(xiàn)了一顆位于宜居帶的類地行星比鄰星b，其最小質(zhì)量為1.3個(gè)地球質(zhì)量，公轉(zhuǎn)周期僅為11.2天。

“太陽(yáng)系內(nèi)的宜居帶在火星與金星之間，地球正好身處其中。”季江徽介紹，天文學(xué)家將行星系統(tǒng)中適合生命存在的行星軌道范圍稱為“宜居帶”。

在“宜居帶”內(nèi),行星表面平均溫度能夠維持液態(tài)水穩(wěn)定存在，因此可能擁有與地球類似的生命存在的條件。同時(shí)，這里的恒星輻射和活動(dòng)性不會(huì)太強(qiáng),以免行星大氣中的水分子、二氧化碳分子發(fā)生電離,甚至剝離行星大氣。

“目前發(fā)現(xiàn)的太陽(yáng)系外宜居帶類地行星約50顆，但它們的質(zhì)量大部分是地球的幾倍至十倍，相當(dāng)于一個(gè)個(gè)‘超級(jí)地球’，它們絕大多數(shù)距離地球遙遠(yuǎn)，達(dá)上千光年。而且在發(fā)現(xiàn)的行星中，很多位于紅矮星周圍，紅矮星表面溫度低于3500開爾文，而且空間環(huán)境惡劣，會(huì)有強(qiáng)烈的耀斑，所以我們更關(guān)注距離地球約32光年類似太陽(yáng)這樣的恒星周圍，有沒(méi)有宜居帶的‘地球2.0’。”季江徽說(shuō)，CHES計(jì)劃要找的“地球2.0”或者說(shuō)“孿生地球”，就是和地球質(zhì)量相當(dāng)，軌道處于宜居帶，大氣或者表面可能有液態(tài)水來(lái)維持生命存在的行星。

“近鄰宜居行星巡天計(jì)劃”構(gòu)想圖。

“即使人類現(xiàn)在沒(méi)有能力達(dá)到這些類地行星，也并不影響我們思考人類在宇宙中將何去何從，去發(fā)現(xiàn)是否還有與地球一樣的行星。”季江徽表示。

能勾畫系外行星輪廓的凌星法，難以給行星“稱重”

在浩瀚的星空，地球是否是僅有的一顆有生命存在的孤獨(dú)星球，吸引著各國(guó)科學(xué)家不遺余力地進(jìn)行深空探測(cè)。他們?cè)谔�空和地球，部署一個(gè)個(gè)“行星獵手”捕捉行星蹤跡。

在太空中，美國(guó)的“開普勒”空間望遠(yuǎn)鏡和“苔絲”衛(wèi)星接棒探測(cè)系外行星，迄今共發(fā)現(xiàn)了3400多顆。

在地面，西班牙-德國(guó)的CARMENES項(xiàng)目，利用西班牙南部的3.5米口徑望遠(yuǎn)鏡，結(jié)合近紅外觀測(cè)與光學(xué)階梯光柵光譜儀搜尋紅矮星周圍的類地行星；加拿大-法國(guó)-夏威夷望遠(yuǎn)鏡開發(fā)的新型光譜偏振儀“SPIRou”和美國(guó)麥克唐納天文臺(tái)的“宜居帶行星探測(cè)儀”則通過(guò)視向速度法在近紅外波段尋找紅矮星周圍的宜居行星。

季江徽介紹，目前系外行星探測(cè)方法有凌星法、視向速度測(cè)量法、天體測(cè)量法、直接成像法、微引力透鏡法等。其中大部分系外行星是通過(guò)視向速度測(cè)量法和凌星法發(fā)現(xiàn)的。