在太陽系“近鄰”中尋找宜居行星受到中國科學(xué)界關(guān)注

新華社記者 喻菲 王晨曦

(相關(guān)資料圖)

中國科幻大片《流浪地球》中人類飛往的比鄰星，在科學(xué)家眼中并非生命生存的理想之地。中國科學(xué)家提出一個獨特的原創(chuàng)性探測方案“近鄰宜居行星巡天計劃”，要在太陽系“近鄰”中開展普查，搜索宜居行星。

在這個計劃中，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，借助高精度天體測量方法可對距離太陽系32光年之內(nèi)的大約100顆類太陽型恒星開展全面的普查，探測系統(tǒng)中行星的數(shù)目、質(zhì)量，并獲取三維軌道信息。

“目前我們已經(jīng)為尋找近鄰系外宜居行星開展了一系列預(yù)先研究，取得了很大進展，這一方案體現(xiàn)了中國智慧。”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)人季江徽說。

他說，在中國科學(xué)院空間科學(xué)先導(dǎo)專項背景型號項目支持下，研究團隊已完成科學(xué)目標(biāo)深化論證和核心關(guān)鍵技術(shù)攻關(guān)，研制了一臺1:6的望遠(yuǎn)鏡縮比樣機，發(fā)展了圖像扭曲復(fù)原校正方法與高穩(wěn)定度、高指向精度衛(wèi)星控制方法，實現(xiàn)了真空環(huán)境下微像素恒星相對位置測量技術(shù)試驗驗證，為宜居帶類地行星的空間探測奠定了良好的技術(shù)基礎(chǔ)。

“近鄰宜居行星巡天計劃”科學(xué)目標(biāo)示意圖（2022年6月繪制）。新華社發(fā)（中國科學(xué)院紫金山天文臺供圖）

中國空間科學(xué)學(xué)會理事長、中國科學(xué)院國家空間科學(xué)中心原主任吳季近日在接受新華社記者采訪時說，國內(nèi)外科學(xué)界已達(dá)成共識，尋找近鄰系外宜居行星是重要的科學(xué)前沿問題。

據(jù)介紹，探索太陽系天體和系外行星的宜居性，開展地外生命探尋已成為未來中國空間科學(xué)發(fā)展的五大科學(xué)主題之一。

季江徽說，目前人類已發(fā)現(xiàn)并確認(rèn)的系外行星有5300多顆，其中60多顆屬于宜居帶類地行星，但絕大多數(shù)距離地球遙遠(yuǎn)，達(dá)上千光年，很難對它們開展進一步細(xì)致研究。

“已發(fā)現(xiàn)的宜居帶類地系外行星大多數(shù)的宿主恒星都不是類太陽型恒星，而是紅矮星，例如比鄰星。它們的耀斑會產(chǎn)生強烈的輻射，不適于生命的生存。”吳季說，科學(xué)家更關(guān)注近鄰的、與太陽類似的恒星周圍是否有類似地球的宜居行星。

科學(xué)家所說的“近鄰”是在宇宙尺度上，距離太陽系在數(shù)十光年之內(nèi)。

“如果能在近鄰的類太陽型恒星周圍找到所謂的地球2.0（與地球質(zhì)量、軌道與環(huán)境非常相似的行星），科學(xué)家更容易去研究它，這將是重大的發(fā)現(xiàn)。我相信地球上和太空中的望遠(yuǎn)鏡都會對準(zhǔn)它觀測，想方設(shè)法看清它，研究它是否有大氣，大氣的成分是否有氧氣、氮氣、甲烷等與生命活動有關(guān)的氣體。甚至FAST這樣的望遠(yuǎn)鏡可以對準(zhǔn)它，去聆聽是否有智慧生命的無線電信號，或許能夠回答我們在宇宙中是否孤獨這一哲學(xué)問題。”吳季說。

4月13日，研究人員在調(diào)試微像素星間距測量技術(shù)真空試驗裝置。新華社發(fā)（中國科學(xué)院紫金山天文臺供圖）

然而這種搜尋并非易事。

據(jù)介紹，目前人類已發(fā)現(xiàn)的系外行星中七成都是通過凌星法發(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。

中國科學(xué)院紫金山天文臺季江徽率領(lǐng)的團隊創(chuàng)新性提出，利用天體測量法精確地測量目標(biāo)恒星相對于6至8顆距離更遠(yuǎn)的參考恒星的微角秒級別的位置變化，計算目標(biāo)恒星受行星引力擾動所發(fā)生的微小晃動，探測近鄰恒星周圍具有真實質(zhì)量的宜居帶類地行星。

季江徽說，這種探測方法不受行星軌道面的限制，因此可實現(xiàn)對近鄰類太陽型恒星周圍的宜居行星開展全面普查。

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