中國(guó)啟動(dòng)專屬計(jì)劃，在太陽(yáng)的鄰居家尋找“地球2.0”了

中國(guó)要在宇宙中尋找“地球2.0”了。在11月24日一場(chǎng)關(guān)于空間科學(xué)最新成果的發(fā)布會(huì)上，中國(guó)科學(xué)院國(guó)家空間科學(xué)中心揭曉了一項(xiàng)雄心勃勃的計(jì)劃：發(fā)射專門(mén)尋找“地球2.0”的太空望遠(yuǎn)鏡。這一消息迅速在科學(xué)愛(ài)好者中炸開(kāi)了鍋。

在浩瀚的宇宙中，我們的太陽(yáng)系并不孤單。據(jù)統(tǒng)計(jì)，天文學(xué)家在太陽(yáng)周?chē)?0光年的范圍內(nèi)就有來(lái)自47個(gè)恒星系統(tǒng)的70顆恒星，而在距離太陽(yáng)32光年的范圍內(nèi)，已經(jīng)發(fā)現(xiàn)了375顆恒星。這其中紅矮星的數(shù)量多達(dá)248顆。紅矮星是一類溫度較低，質(zhì)量較小的恒星，但它們極其長(zhǎng)壽，壽命可達(dá)數(shù)千億甚至上萬(wàn)億年。比鄰星就是一顆紅矮星，距離我們僅4.2光年，是離太陽(yáng)系最近的恒星。

此外，在太陽(yáng)周?chē)?2光年范圍內(nèi)大約有100顆恒星是與太陽(yáng)相似的恒星。例如離我們最近的南門(mén)二系統(tǒng)，其中的主星南門(mén)二A就是太陽(yáng)的‘孿生兄弟’，一顆標(biāo)準(zhǔn)的類太陽(yáng)恒星。波江座ε星即天苑四，這顆在科幻作品中常被提及的恒星，距離我們大約10.5光年，是一顆略比太陽(yáng)冷一點(diǎn)的活躍恒星。這些恒星就是我們中國(guó)科學(xué)家要鎖定的目標(biāo)。

什么樣的恒星才能被稱為“類太陽(yáng)恒星”呢？“類太陽(yáng)恒星”的光譜類型通常介于F8V到K2V之間。這個(gè)范圍包括了比太陽(yáng)稍熱一點(diǎn)的F型星和比太陽(yáng)稍冷一點(diǎn)的K型星。要成為更嚴(yán)格的“太陽(yáng)相似體”，條件就苛刻多了：表面溫度必須在太陽(yáng)溫度的500K范圍內(nèi)（大約5200-6300K）。同時(shí)，它們的金屬含量（即重元素豐度）需在太陽(yáng)的50%至200%之間。

為什么金屬含量這么重要？因?yàn)樵行潜P(pán)的塵埃數(shù)量與金屬含量相關(guān)，而這直接影響行星形成的可能性。金屬含量太低，可能就沒(méi)有足夠的材料形成巖石行星。

還有一點(diǎn)很關(guān)鍵：這些恒星不能有太靠近的伴星。軌道周期短于10天的伴星會(huì)劇烈激發(fā)恒星活動(dòng)，產(chǎn)生強(qiáng)烈的耀斑和輻射，不利于行星上生命的孕育。

當(dāng)天文學(xué)家們鎖定了這些類太陽(yáng)恒星后，就開(kāi)始在這些恒星身邊尋找潛在的“地球2.0”了。那么，什么樣的行星才能稱得上“地球2.0”？科學(xué)家們也列出了一系列近乎苛刻的標(biāo)準(zhǔn)。

這顆行星首先得是一顆巖質(zhì)行星，半徑應(yīng)為地球的0.8至1.25倍。這個(gè)尺寸范圍能確保它既有固體表面，又能維系大氣層。密度也需要與地球的巖石密度相近，這樣才能保證地質(zhì)結(jié)構(gòu)穩(wěn)定，減少極端火山活動(dòng)。

行星必須圍繞一顆類太陽(yáng)恒星運(yùn)行。紅矮星雖然常見(jiàn)，但它們的耀斑活動(dòng)過(guò)于劇烈，會(huì)破壞行星大氣；而大質(zhì)量恒星的壽命太短，可能來(lái)不及讓生命演化。

最關(guān)鍵的是，行星軌道必須位于恒星的“宜居帶”內(nèi)。在這個(gè)區(qū)域，行星表面的溫度恰好能維持液態(tài)水的存在——既不會(huì)因太近而蒸發(fā)，也不會(huì)因太遠(yuǎn)而凍結(jié)。

這還不夠，真正的“地球2.0”還需要擁有濃度適宜的大氣層，既能過(guò)濾有害紫外線，也應(yīng)包含氧氣等生命所需氣體。一個(gè)穩(wěn)定的全球性磁場(chǎng)同樣必不可少，它能偏轉(zhuǎn)恒星與宇宙的高能射線，保護(hù)行星表面。

中國(guó)科學(xué)院紫金山天文臺(tái)主導(dǎo)的“近鄰宜居行星巡天計(jì)劃”（CHES計(jì)劃）正是針對(duì)這些嚴(yán)苛條件設(shè)計(jì)的。

這項(xiàng)計(jì)劃將發(fā)射一架搭載1.2米口徑高精度空間天體測(cè)量望遠(yuǎn)鏡的衛(wèi)星——CHES衛(wèi)星。與以往任務(wù)不同，CHES計(jì)劃專門(mén)瞄準(zhǔn)距離太陽(yáng)系約32光年的近鄰類日恒星宜居帶。

這項(xiàng)任務(wù)的技術(shù)路線頗具原創(chuàng)性。它將利用微角秒級(jí)別的高精度天體測(cè)量方法，探測(cè)恒星位置的微小擺動(dòng)。這種擺動(dòng)是由繞行行星的引力引起的——就像兩個(gè)舞者相互牽引產(chǎn)生的微小移動(dòng)。

衛(wèi)星將在日地拉格朗日L2點(diǎn)的暈軌道上運(yùn)行5年。這個(gè)位置遠(yuǎn)離地球的干擾，能提供穩(wěn)定的觀測(cè)環(huán)境。望遠(yuǎn)鏡設(shè)有兩種觀測(cè)模式：主要觀測(cè)模式和重復(fù)觀測(cè)模式，確保對(duì)目標(biāo)恒星進(jìn)行充分觀測(cè)。

令人振奮的是，該計(jì)劃已經(jīng)對(duì)目標(biāo)恒星HD 88230周?chē)嬖谝活w類地行星的情形進(jìn)行了仿真觀測(cè)與數(shù)據(jù)擬合，成功驗(yàn)證了觀測(cè)策略的可行性。在5年任務(wù)周期內(nèi)，CHES衛(wèi)星將有超過(guò)2.5萬(wàn)小時(shí)專門(mén)用于尋找宜居行星。

2025年9月，美國(guó)國(guó)家航空航天局(NASA)官網(wǎng)稱，其監(jiān)測(cè)并確認(rèn)的太陽(yáng)系外行星數(shù)量突破了6000顆。這些太陽(yáng)系外行星都是怎樣發(fā)現(xiàn)的呢？目前主要有幾種技術(shù)路線：凌星法、視向速度法、直接成像法和天體測(cè)量法。

凌星法是最多產(chǎn)的方法——當(dāng)行星從恒星前方經(jīng)過(guò)時(shí)，會(huì)遮擋一部分星光，導(dǎo)致恒星亮度輕微下降。通過(guò)監(jiān)測(cè)這種周期性變化，就能推斷行星的存在和大小。開(kāi)普勒望遠(yuǎn)鏡主要就是靠這種方法發(fā)現(xiàn)了數(shù)千顆行星。

視向速度法則通過(guò)測(cè)量恒星光譜的多普勒效應(yīng)來(lái)探測(cè)行星。行星引力會(huì)使恒星產(chǎn)生微小的前后運(yùn)動(dòng)，導(dǎo)致光譜藍(lán)移或紅移。這種方法能確定行星的最小質(zhì)量。

直接成像法最具挑戰(zhàn)性但也最直觀，它試圖直接拍攝行星圖像。詹姆斯·韋布空間望遠(yuǎn)鏡在這方面取得了突破，最近成功直接成像了一顆質(zhì)量小于木星但大于海王星的小型氣態(tài)巨行星。

天體測(cè)量法是CHES計(jì)劃采用的方法，它通過(guò)精確測(cè)量恒星在天空中的位置變化來(lái)尋找行星。這種方法特別適合探測(cè)類日恒星宜居帶內(nèi)的類地行星。

不過(guò)，目前已經(jīng)發(fā)現(xiàn)的這些系外行星要么是一些質(zhì)量數(shù)倍于地球但小于海王星的“超級(jí)地球”，要么是一些跟木星質(zhì)量相當(dāng)?shù)x恒星特別近的“熱木星”。而且大多數(shù)太陽(yáng)系行星都離恒星特別近，公轉(zhuǎn)周期有的甚至只有短短幾天。很顯然這樣的行星處于恒星的炙烤下，環(huán)境極其惡劣，難以出現(xiàn)生命。

而中國(guó)CHES計(jì)劃要在類太陽(yáng)恒星身邊尋找“地球2.0”，就意味著這些恒星的宜居帶處在一個(gè)較遠(yuǎn)的位置上。而這樣的宜居行星，目前幾乎是沒(méi)有發(fā)現(xiàn)的。

如果我們中國(guó)的CHES計(jì)劃找到了這樣的行星。我想這顆星球大概率就是一顆生命星球吧！或許外星文明在那里已經(jīng)出現(xiàn)了！你覺(jué)得有沒(méi)有這種可能呢？