中國科學(xué)家提出一項通過(guò)太空望遠鏡開(kāi)展的巡天計劃，尋找距離地球約32光年的太陽(yáng)系外宜居類(lèi)地行星。如果實(shí)施，這將是國際上首次專(zhuān)門(mén)在近鄰類(lèi)太陽(yáng)型恒星周?chē)鷮ふ乙司宇?lèi)地行星的空間探測任務(wù)。
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”項目負責人季江徽近日向記者介紹, 探索太陽(yáng)系外宜居行星是天文學(xué)的基礎研究前沿之一，關(guān)乎“地球是否唯一”以及“行星如何成為生命搖籃”等重大科學(xué)問(wèn)題。
季江徽說(shuō)，目前人類(lèi)已經(jīng)發(fā)現并確認的系外行星有5000多顆，其中屬于宜居帶類(lèi)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(lèi)地行星將是人類(lèi)的重大發(fā)現，也將為人類(lèi)未來(lái)造訪(fǎng)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(cháng)期觀(guān)測距離地球約32光年的約100顆類(lèi)太陽(yáng)型恒星，有望首次在它們周?chē)l(fā)現宜居帶類(lèi)地行星，特別是“地球2.0”（與地球大小、軌道與環(huán)境非常相似的行星），實(shí)現“從0到1”的重大突破。據估算，這一計劃預計發(fā)現約50顆類(lèi)地行星?？茖W(xué)家將通過(guò)對太陽(yáng)系近鄰行星系統的細致普查，給出宜居行星及“超級地球”（數倍到10倍地球質(zhì)量的系外行星）的數目、真實(shí)質(zhì)量和三維軌道等信息。
據介紹，美國的開(kāi)普勒空間望遠鏡、“苔絲”衛星等尋找系外行星的太空項目采用凌星探測方法，目前人類(lèi)已發(fā)現的系外行星絕大多數都是通過(guò)凌星法發(fā)現的，其原理是利用公轉的行星從恒星前方通過(guò)時(shí)會(huì )導致恒星的亮度發(fā)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(guò)恒星朝向地球的方向，但這種情況發(fā)生的幾率很低，同時(shí)需要借助于其他探測手段的進(jìn)一步確認。凌星法通常只能獲得行星的半徑，無(wú)法直接給出行星質(zhì)量。
季江徽說(shuō)，中國的“近鄰宜居行星巡天計劃”將基于空間高精度相對天體測量技術(shù)，精確地測量目標恒星中心位置相對于6至8顆標準參考星的微角秒級別的星間距變化，基于這些細微的變化來(lái)計算目標恒星受行星引力擾動(dòng)所發(fā)生的微小晃動(dòng)，探測恒星周?chē)哂姓鎸?shí)質(zhì)量的宜居帶類(lèi)地行星。
“天體測量法是天文觀(guān)測中經(jīng)典的方法，但是將它用在探測宜居類(lèi)地行星上是一種技術(shù)上的原始性創(chuàng )新。我們要找到近鄰類(lèi)太陽(yáng)型恒星宜居帶的‘地球2.0’，需要在測量技術(shù)上達到前所未有的精度，即達到微角秒級別，這相當于能在地球上分辨出一枚放在月球上的一元硬幣?！奔窘照f(shuō)。
“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(zhì)量，因此可實(shí)現對近鄰類(lèi)太陽(yáng)型恒星周?chē)男行情_(kāi)展全面普查。這些研究將最終回答‘太陽(yáng)系是否很特殊’或‘我們在宇宙中是否唯一’等科學(xué)問(wèn)題，并讓人類(lèi)更深刻地了解地球和太陽(yáng)系的形成演化過(guò)程，充分地認識生命的本質(zhì)和起源，進(jìn)而更深刻地了解我們自身?！奔窘照f(shuō)。
根據計劃，一枚口徑為1.2米的高像質(zhì)、低畸變、高穩定光學(xué)望遠鏡將被送入日地系統第二拉格朗日點(diǎn)的Halo軌道，并在該軌道維持至少5年的穩定運行時(shí)間，期間將對100顆類(lèi)太陽(yáng)型恒星進(jìn)行科學(xué)探測，其中每顆恒星觀(guān)測不少于50次。
季江徽說(shuō)，由于這一軌道受地球引力影響小，熱輻射環(huán)境比較穩定，衛星消耗很少的燃料即可長(cháng)期駐留，非常適合天文衛星開(kāi)展全天時(shí)觀(guān)測。此前中國的嫦娥二號在開(kāi)展拓展任務(wù)時(shí)也曾航行至該軌道，因而技術(shù)相對成熟。
據介紹，這一任務(wù)除了探測宜居行星外，對于暗物質(zhì)、黑洞等前沿科學(xué)研究也會(huì )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(xué)院空間科學(xué)先導專(zhuān)項支持下已開(kāi)展了前期研究，攻克了主要的關(guān)鍵技術(shù)，并開(kāi)展了廣泛的國際合作，期待更多的天文學(xué)家參與。
