尋找地球2.0，中國或將拿出「獨門絕技」
科技日報記者 張曄
偌大的宇宙中，地球是唯一一顆存在生命的星球？
十年前，抱著這樣的疑問，天文學家們設計了開普勒空間望遠鏡，對宇宙展開了「星際普查」。在短短數年間，已確認了3300多顆系外行星，發現了超過3700顆候選行星。
但是受技術限制，這些遙遠的行星，信號過於微弱，它們究竟是不是宜居的星球，人類還無法解讀。
再加上開普勒空間望遠鏡「英年早逝」，搜索地球2.0的計劃不得不另尋出路。而就在不久前，中國科學院南京紫金山天文台提出了「近鄰宜居行星巡天計劃」，通過沉澱數年的技術手段，用中國人的「眼光」去尋找地球2.0。
尋找類地行星從未停止
伴隨著科技的進步，人類探索宇宙的腳步越走越遠，新的發現不斷湧現。類地行星的發現意味著我們距離發現外星生命更近一步。
科學家認為，地球生命的出現有許多先決條件，比如地球的軌道離太陽不遠不近，正好在行星宜居帶上；地球的質量不大不小，恰到好處；地球大氣層、海洋和磁場，調節得也是非常完美。
因此，科學家們把目光投向了太陽系外的行星，期望在人類文明現有的技術手段下，找到與地球類似的行星。
中國科學院紫金山天文台研究員季江徽告訴科技日報記者，早在1984年，時任美國國家航空航天局（NASA）工程師的威廉·博魯茨基，想到了一個簡單又聰明的辦法：當行星運轉到恆星前面時，恆星的光度會有非常微弱的改變。好比金星凌日現象，金星把太陽的一小部分擋住，太陽就變得暗了點，藉此我們可以發現那些被恆星的光遮掩而難以看到的行星。這種方法被稱為凌星法。
「行星獵手」也有缺陷
凌星法對觀測設備和觀測條件有著較高的要求，比如行星與恆星的體積相比非常渺小，發現類地行星的概率只有千分之五，光度計的測光精度要求優於萬分之一。「這就好比我們從很遠的地方，觀察一隻蚊子從明亮的燈泡前飛過所引發的極其微弱的亮度變化。」季江徽說道。
通過多年努力，NASA逐一解決凌星觀測難題，在2009年把望遠鏡送上太空——這就是著名的開普勒計劃。
開普勒計劃打開了觀察宇宙的一個大窗口，它發現了超過3300顆系外行星，有些行星的大小與地球相差不遠，並且繞著恆星近距離運轉。
但是，開普勒計劃也遭遇了新挑戰。「在太空嘈雜的背景下，行星的信號非常微弱，雖然它發現了那麼多行星候選體，但是最終確認的僅有3300多顆。」季江徽介紹說，凌星法還有一個與生俱來的缺陷，即僅能發現特殊軌道的系外行星，發現宜居帶類地行星的概率較低，也不能獲取行星的質量，而這正是判斷類地行星的關鍵指標。
另闢蹊徑觀察恆星曼妙舞步
面對嘈雜的太空信號、巨大的亮度差別和空間解析度的限制，中國科學院南京紫金山天文台提出了「近鄰宜居行星巡天計劃」。
該計劃採用天體測量法：如果一顆恆星周圍存在行星，行星就會使恆星產生一個小幅度的周期性擺動，通過觀測恆星位置的微小變化，排除恆星自身運動後就能解讀出恆星周圍是否存在行星，並計算出行星的質量。
天體測量法此前已有實踐，要實現「近鄰宜居行星巡天計劃」，技術上需要達到前所未有的精度：微角秒——相當於在地球上分辨出一個放在月亮上的一元硬幣。
「我們計劃發射一個1.2米口徑的高精度天體測量空間望遠鏡，實現微角秒級星間距的測量精度，探測距離地球比較近的太空區域，大約為32光年左右，預計將巡查100個類太陽恆星，期望發現地球2.0。」季江徽說，發現宜居帶類地行星的概率非常大，「保守估計至少有50顆」。
「我們已經有了7—8年的技術沉澱，並完成了為期3年的預研和深化論證，預期將來在軌探測精度能夠達到微角秒級，超越歐洲蓋亞衛星。」季江徽說道。
相比凌星法，天體測量法還有數據處理優勢，可以把嘈雜的信號剔除，也能把類似木星那樣的大質量行星去除。而且一旦發現就可確認，無需證認。
季江徽告訴記者，過去我國的天文學研究總是跟在發達國家後面，現在我們在類地行星觀測上已經積累了足夠的技術實力，還有強大的太空飛行器研究和發射能力作後盾，完全可以另闢蹊徑，實現超越。
來源：科技日報
編輯：張爽
審核：管晶晶
終審：冷文生
