中國科學(xué)家提出尋找地球2.0計劃
宇宙中是否有其他生命的存在，又是否有適合人類居住的第二家園，千百年來，吸引科學(xué)家們將探索的目光投向宇宙更深處。
近日，記者從中國科學(xué)院紫金山天文臺獲悉，中國科學(xué)家們提出一項“近鄰宜居行星巡天計劃”（以下簡稱“CHES”），計劃發(fā)射一個1.2米口徑的高精度天體測量空間望遠(yuǎn)鏡，在日地拉格朗日L2點常規(guī)運行至少5年時間，擬探測距離地球約32光年的100個類太陽型恒星，期望發(fā)現(xiàn)首顆太陽系外宜居帶“地球2.0”。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)。
“就宇宙演化而言，我們無法預(yù)知地球環(huán)境在50-100年后會發(fā)生什么。我們試圖探尋，宇宙中特別是太陽系近鄰恒星周圍是否存在其他宜居行星，進(jìn)而探索這些行星上是否存在生命或高等文明。”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)人季江徽告訴科技日報記者，科學(xué)家們希望通過執(zhí)行這項計劃，為尋找“地球2.0”帶去一雙慧眼。
人類自1995年發(fā)現(xiàn)第一顆太陽系外的類木行星以來，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個地球質(zhì)量，公轉(zhuǎn)周期僅為11.2天。
“太陽系內(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，這里的恒星輻射和活動性不會太強(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)于一個個‘超級地球’，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光年類似太陽這樣的恒星周圍，有沒有宜居帶的‘地球2.0’。”季江徽說，CHES計劃要找的“地球2.0”或者說“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)水來維持生命存在的行星。
“近鄰宜居行星巡天計劃”構(gòu)想圖。
“即使人類現(xiàn)在沒有能力達(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星球，吸引著各國科學(xué)家不遺余力地進(jìn)行深空探測。他們在太空和地球，部署一個個“行星獵手”捕捉行星蹤跡。
在太空中，美國的“開普勒”空間望遠(yuǎn)鏡和“苔絲”衛(wèi)星接棒探測系外行星，迄今共發(fā)現(xiàn)了3400多顆。
在地面，西班牙-德國的CARMENES項目，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-夏威夷望遠(yuǎn)鏡開發(fā)的新型光譜偏振儀“SPIRou”和美國麥克唐納天文臺的“宜居帶行星探測儀”則通過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，目前系外行星探測方法有凌星法、視向速度測量法、天體測量法、直接成像法、微引力透鏡法等。其中大部分系外行星是通過視向速度測量法和凌星法發(fā)現(xiàn)的。