地球2.0｜中科院推太空計劃　尋找距離32光年以外宜居行星

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。若計劃成事，將成為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。

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。

季江徽稱，目前人類已經發現並確認的系外行星超過5000顆，其中屬於宜居帶類地行星約50顆，但絕大多數距離地球達上千光年，「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」。

他介紹，該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，特別是與地球大小、軌道與環境非常相似的行星。據估算，該計劃預計發現約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。

國際上尋找系外行星的太空項目均採用凌星探測方法，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週期性的微弱變化。不過，此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，同時需藉助於其他探測手段以進一步確認。凌星法通常只能獲得行星的半徑，無法直接給出行星質量。

季江徽介紹，「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。

他表示，天體測量法是天文觀測中經典的方法，但用於探測宜居類地行星上是一種技術上的原始性創新。若要找到近鄰類太陽型恆星宜居帶的行星，就需要在測量技術上達到微角秒級別，相當於能在地球上分辨出一枚放在月球上的一元硬幣。同時，天體測量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。

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，每顆恆星觀測不少於50次。

季江徽介紹，由於該軌道受地球引力影響小，熱輻射環境比較穩定，衛星消耗少量燃料即可長期駐留，非常適合天文衛星開展全天時觀測。除了探測宜居行星外，該計劃對於暗物質、黑洞等前沿科學研究也會作出貢獻。