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宇宙中是否有其他生命的存在 ， 又是否有适合人类居住的第二家园 ， 千百年来 ， 吸引科学家们将探索的目光投向宇宙更深处 。
近日 ， 记者从中国科学院紫金山天文台获悉 ， 中国科学家们提出一项“近邻宜居行星巡天计划”（以下简称“CHES”） ， 计划发射一个1.2 米口径的高精度天体测量空间望远镜 ， 在日地拉格朗日L2点常规运行至少5年时间 ， 拟探测距离地球约32光年的100个类太阳型恒星 ， 期望发现首颗太阳系外宜居带“地球2.0” 。 这将是国际上首次专门在近邻类太阳型恒星周围寻找宜居类地行星的空间探测任务 。
【寻找“地球2.0”，中国科学家提出巡天计划】“就宇宙演化而言 ， 我们无法预知地球环境在50-100年后会发生什么 。 我们试图探寻 ， 宇宙中特别是太阳系近邻恒星周围是否存在其他宜居行星 ， 进而探索这些行星上是否存在生命或高等文明 。 ”中国科学院紫金山天文台研究员、“近邻宜居行星巡天计划”项目负责人季江徽告诉科技日报记者 ， 科学家们希望通过执行这项计划 ， 为寻找“地球2.0”带去一双慧眼 。
将寻找与地球质量相当 ， 处于宜居带的近邻行星
人类自1995年发现第一颗太阳系外的类木行星以来 ， 已经发现并确认了5000多颗系外行星 。 这些行星大小不一、形态各异 ， 涉及热木星、亚海王星、岩石行星、超级地球等类型 。
2007年发现的Gliese 581c被认为是人类发现的第一颗在宜居带的类地行星 。 2016年 ， 天文学家在距离地球最近的恒星——比邻星周围又发现了一颗位于宜居带的类地行星比邻星b ， 其最小质量为1.3个地球质量 ， 公转周期仅为11.2天 。
“太阳系内的宜居带在火星与金星之间 ， 地球正好身处其中 。 ”季江徽介绍 ， 天文学家将行星系统中适合生命存在的行星轨道范围称为“宜居带” 。
在“宜居带”内 行星表面平均温度能够维持液态水稳定存在 ， 因此可能拥有与地球类似的生命存在的条件 。 同时 ， 这里的恒星辐射和活动性不会太强 以免行星大气中的水分子、二氧化碳分子发生电离 甚至剥离行星大气 。
“目前发现的太阳系外宜居带类地行星约50颗 ， 但它们的质量大部分是地球的几倍至十倍 ， 相当于一个个‘超级地球’ ， 它们绝大多数距离地球遥远 ， 达上千光年 。 而且在发现的行星中 ， 很多位于红矮星周围 ， 红矮星表面温度低于3500开尔文 ， 而且空间环境恶劣 ， 会有强烈的耀斑 ， 所以我们更关注距离地球约32光年类似太阳这样的恒星周围 ， 有没有宜居带的‘地球2.0’ 。 ”季江徽说 ， CHES计划要找的“地球2.0”或者说“孪生地球” ， 就是和地球质量相当 ， 轨道处于宜居带 ， 大气或者表面可能有液态水来维持生命存在的行星 。
“近邻宜居行星巡天计划”构想图 。
“即使人类现在没有能力达到这些类地行星 ， 也并不影响我们思考人类在宇宙中将何去何从 ， 去发现是否还有与地球一样的行星 。 ”季江徽表示 。
能勾画系外行星轮廓的凌星法 ， 难以给行星“称重”
在浩瀚的星空 ， 地球是否是仅有的一颗有生命存在的孤独星球 ， 吸引着各国科学家不遗余力地进行深空探测 。 他们在太空和地球 ， 部署一个个“行星猎手”捕捉行星踪迹 。
在太空中 ， 美国的“开普勒”空间望远镜和“苔丝”卫星接棒探测系外行星 ， 迄今共发现了3400多颗 。
在地面 ， 西班牙-德国的CARMENES项目 ， 利用西班牙南部的3.5米口径望远镜 ， 结合近红外观测与光学阶梯光栅光谱仪搜寻红矮星周围的类地行星；加拿大-法国-夏威夷望远镜开发的新型光谱偏振仪“SPIRou”和美国麦克唐纳天文台的“宜居带行星探测仪”则通过视向速度法在近红外波段寻找红矮星周围的宜居行星 。
季江徽介绍 ， 目前系外行星探测方法有凌星法、视向速度测量法、天体测量法、直接成像法、微引力透镜法等 。 其中大部分系外行星是通过视向速度测量法和凌星法发现的 。
“近邻宜居行星巡天计划”构想图 。
“在宇宙中大约73%的恒星为红矮星 ， 由于红矮星有效温度低、宜居带距离主星近 ， 质量和体积小 ， 因此红矮星周围的行星易于被凌星法和视向速度法探测到 。 ”季江徽解释 ， “凌星”指的是当行星从恒星前方经过时 ， 会遮挡恒星发出的光 ， 所以通过恒星亮度的周期性变暗可以追踪系外行星的凌星事件 ， 这就好比金星凌日 ， 金星从太阳表面缓慢移动时 ， 把太阳的极小一部分挡住 ， 太阳看上去就变暗了 。 凌星观测可以根据恒星光度的周期性变化 ， 来推测系外行星的大小和轨道周期 。 但季江徽并不讳言 ， 凌星法虽有效 ， 但探测效率受限 。
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