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(xué)家們設(shè)計了開普勒空間望遠(yuǎn)鏡，對宇宙展開了“星際普查”。在短短數(shù)年間，已確認(rèn)了3300多顆系外行星，發(fā)現(xiàn)了超過3700顆候選行星。
但是受技術(shù)限制，這些遙遠(yuǎn)的行星，信號過于微弱，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(yuǎn)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(xué)院南京紫金山天文臺提出了“近鄰宜居行星巡天計劃”，通過沉淀數(shù)年的技術(shù)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(jìn)步，人類探索宇宙的腳步越走越遠(yuǎn)，新的發(fā)現(xiàn)不斷涌現(xiàn)。類地行星的發(fā)現(xiàn)意味著我們距離發(fā)現(xiàn)外星生命更近一步。
科學(xué)家認(rèn)為，地球生命的出現(xiàn)有許多先決條件，比如地球的軌道離太陽不遠(yuǎn)不近，正好在行星宜居帶上；地球的質(zhì)量不大不小，恰到好處；地球大氣層、海洋和磁場，調(diào)節(jié)得也是非常完美。
因此，科學(xué)家們把目光投向了太陽系外的行星，期望在人類文明現(xiàn)有的技術(shù)手段下，找到與地球類似的行星。
中國科學(xué)院紫金山天文臺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(dāng)行星運(yùn)轉(zhuǎn)到恒星前面時，恒星的光度會有非常微弱的改變。好比金星凌日現(xiàn)象，金星把太陽的一小部分擋住，太陽就變得暗了點(diǎn)，借此我們可以發(fā)現(xiàn)那些被恒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(shè)備和觀測條件有著較高的要求，比如行星與恒星的體積相比非常渺小，發(fā)現(xiàn)類地行星的概率只有千分之五，光度計的測光精度要求優(yōu)于萬分之一。“這就好比我們從很遠(yuǎn)的地方，觀察一只蚊子從明亮的燈泡前飛過所引發(fā)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(yuǎn)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(fā)現(xiàn)了超過3300顆系外行星，有些行星的大小與地球相差不遠(yuǎn)，并且繞著恒星近距離運(yùn)轉(zhuǎn)。
但是，開普勒計劃也遭遇了新挑戰(zhàn)。“在太空嘈雜的背景下，行星的信號非常微弱，雖然它發(fā)現(xiàn)了那么多行星候選體，但是最終確認(rèn)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(fā)現(xiàn)特殊軌道的系外行星，發(fā)現(xiàn)宜居帶類地行星的概率較低，也不能獲取行星的質(zhì)量，而這正是判斷類地行星的關(guān)鍵指標(biāo)。
另辟蹊徑觀察恒星曼妙舞步
面對嘈雜的太空信號、巨大的亮度差別和空間分辨率的限制，中國科學(xué)院南京紫金山天文臺提出了“近鄰宜居行星巡天計劃”。
該計劃采用天體測量法：如果一顆恒星周圍存在行星，行星就會使恒星產(chǎn)生一個小幅度的周期性擺動，通過觀測恒星位置的微小變化，排除恒星自身運(yùn)動后就能解讀出恒星周圍是否存在行星，并計算出行星的質(zhì)量。
天體測量法此前已有實踐，要實現(xiàn)“近鄰宜居行星巡天計劃”，技術(shù)上需要達(dá)到前所未有的精度：微角秒——相當(dāng)于在地球上分辨出一個放在月亮上的一元硬幣。
“我們計劃發(fā)射一個1.2米口徑的高精度天體測量空間望遠(yuǎn)鏡，實現(xiàn)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(qū)域，大約為32光年左右，預(yù)計將巡查100個類太陽恒星，期望發(fā)現(xiàn)地球2.0?！奔窘照f，發(fā)現(xiàn)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(jīng)有了7—8年的技術(shù)沉淀，并完成了為期3年的預(yù)研和深化論證，預(yù)期將來在軌探測精度能夠達(dá)到微角秒級，超越歐洲蓋亞衛(wèi)星?！奔窘照f道。
相比凌星法，天體測量法還有數(shù)據(jù)處理優(yōu)勢，可以把嘈雜的信號剔除，也能把類似木星那樣的大質(zhì)量行星去除。而且一旦發(fā)現(xiàn)就可確認(rèn)，無需證認(rèn)。
季江徽告訴記者，過去我國的天文學(xué)研究總是跟在發(fā)達(dá)國家后面，現(xiàn)在我們在類地行星觀測上已經(jīng)積累了足夠的技術(shù)實力，還有強(qiáng)大的太空飛行器研究和發(fā)射能力作后盾，完全可以另辟蹊徑，實現(xiàn)超越。
