中國科學家提出太空計劃　尋找近鄰系外宜居行星

中國科學家提出一項通過太空望遠鏡開展的巡天計劃，尋找距離地球約32光年的太陽系外宜居類地行星。如果實施，這將是國際上首次專門在近鄰類太陽型恆星周圍尋找宜居類地行星的空間探測任務。

據新華社報道，中國科學院紫金山天文台研究員、「近鄰宜居行星巡天計劃」項目負責人季江徽近日向記者介紹, 探索太陽系外宜居行星是天文學的基礎研究前沿之一，關乎「地球是否唯一」以及「行星如何成為生命搖籃」等重大科學問題。

季江徽說，目前人類已經發現並確認的系外行星有5000多顆，其中屬於宜居帶類地行星約50顆，但絕大多數距離地球遙遠，達上千光年，「找到近鄰的系外宜居類地行星將是人類的重大發現，也將為人類未來造訪它們、拓展生存空間提供幫助」。

季江徽介紹，「近鄰宜居行星巡天計劃」將長期觀測距離地球約32光年的約100顆類太陽型恆星，有望首次在它們周圍發現宜居帶類地行星，特別是「地球2.0」(與地球大小、軌道與環境非常相似的行星)，實現「從0到1」的重大突破。據估算，這一計劃預計發現約50顆類地行星。科學家將通過對太陽系近鄰行星系統的細緻普查，給出宜居行星及「超級地球」(數倍到10倍地球質量的系外行星)的數目、真實質量和三維軌道等信息。

據介紹，美國的開普勒空間望遠鏡、「苔絲」衛星等尋找系外行星的太空項目採用凌星探測方法，目前人類已發現的系外行星絕大多數都是通過凌星法發現的，其原理是利用公轉的行星從恆星前方通過時會導致恆星的亮度發生周期性的微弱變化。這種探測方法對行星的公轉軌道有很高要求，行星需要正好通過恆星朝向地球的方向，但這種情況發生的幾率很低，同時需要藉助於其他探測手段的進一步確認。凌星法通常只能獲得行星的半徑，無法直接給出行星質量。

季江徽說，中國的「近鄰宜居行星巡天計劃」將基於空間高精度相對天體測量技術，精確地測量目標恆星中心位置相對於6至8顆標準參考星的微角秒級別的星間距變化，基於這些細微的變化來計算目標恆星受行星引力擾動所發生的微小晃動，探測恆星周圍具有真實質量的宜居帶類地行星。

「天體測量法是天文觀測中經典的方法，但是將它用在探測宜居類地行星上是一種技術上的原始性創新。我們要找到近鄰類太陽型恆星宜居帶的『地球2.0』，需要在測量技術上達到前所未有的精度，即達到微角秒級別，這相當於能在地球上分辨出一枚放在月球上的一元硬幣。」季江徽說。

「我們的探測方法不受行星軌道面的限制，任何軌道的行星都可以探測到，還可以直接測量宜居行星的質量，因此可實現對近鄰類太陽型恆星周圍的行星開展全面普查。這些研究將最終回答『太陽系是否很特殊』或『我們在宇宙中是否唯一』等科學問題，並讓人類更深刻地了解地球和太陽系的形成演化過程，充分地認識生命的本質和起源，進而更深刻地了解我們自身。」季江徽說。

根據計劃，一枚口徑為1.2米的高像質、低畸變、高穩定光學望遠鏡將被送入日地系統第二拉格朗日點的Halo軌道，並在該軌道維持至少5年的穩定運行時間，期間將對100顆類太陽型恆星進行科學探測，其中每顆恆星觀測不少於50次。

季江徽說，由於這一軌道受地球引力影響小，熱輻射環境比較穩定，衛星消耗很少的燃料即可長期駐留，非常適合天文衛星開展全天時觀測。此前中國的嫦娥二號在開展拓展任務時也曾航行至該軌道，因而技術相對成熟。

據介紹，這一任務除了探測宜居行星外，對於暗物質、黑洞等前沿科學研究也會作出貢獻。目前，由中國多家科研機構組成的團隊在中國科學院空間科學先導專項支持下已開展了前期研究，攻克了主要的關鍵技術，並開展了廣泛的國際合作，期待更多的天文學家參與。