關鍵技術獲重要進展探測32光年外恒星尋找“地球2.0”

近鄰宜居行星巡天工程的科學載荷是1.2m口徑，36m焦距，高像質，低畸變，高穩定的光學望遠鏡，可實現全視場近衍射極限成像望遠鏡的探測精度將達到前所未有的微角秒級別，相當于從地球上看月球，分辨放在月球上的一元硬幣的邊緣

宇宙中還有其他生命嗎有沒有適合人類居住的第二家園千百年來，為了尋找答案，科學家們把探索的目光投向了宇宙深處

最近幾天，科技日報記者從中科院紫金山天文臺獲悉，我國科學家提出的近鄰宜居行星巡天計劃已入選中科院三期衛星候選項目在中國科學院空間科學試驗項目的特別支持下，中國科研機構的一個團隊開展了初步研究近期，CHES團隊在基于外差激光干涉焦平面定標技術的微像素星間距離測量關鍵技術上取得了重要進展

中國科學院計劃發射一架1.2米口徑的高精度天體測量太空望遠鏡，該望遠鏡將在日地拉格朗日的L2點例行運行至少5年它計劃探測距離地球約32光年的100顆類太陽恒星，希望發現太陽系外首個可居住帶地球2.0這將是首個致力于在類似太陽的恒星周圍尋找宜居類地行星的國際太空探索任務

就宇宙的演化而言，我們無法預測50—100年后地球環境會發生什么變化我們正在嘗試探索宇宙中是否存在其他宜居行星，尤其是在太陽系的比鄰星周圍，然后探索這些行星上是否存在生命或高等文明中科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說

尋找附近一顆與地球質量相當的行星。

自1995年發現第一顆太陽系外類木行星以來，已經發現并確認了5000多顆系外行星這些行星的大小和形狀各不相同，包括熱木星，亞海王星，巖石行星，超級地球等等

Gliese 581c發現于2007年，被認為是人類在宜居帶發現的第一顆類地行星2016年，天文學家在距離地球最近的恒星比鄰星周圍的宜居帶發現了另一顆類地行星比鄰星B它的質量約為地球的1.3倍，公轉周期僅為11.2天

太陽系的宜居帶在火星和金星之間，地球正好在里面根據吉輝的說法，天文學家將恒星周圍適合生命的區域稱為宜居帶在可居住區，行星的平均表面溫度可以維持液態水的穩定存在，因此可能擁有與地球相似的生存條件同時，這里的恒星輻射不會太強，可以避免行星大氣中的水分子和二氧化碳分子電離，或者剝離行星大氣

目前在太陽系外的可居住帶中，大約有50顆類地行星，但大部分都是地球質量的幾倍到10倍，相當于‘超級地球’它們大多離地球很遠，達到幾千光年此外，在已發現的類地行星中，許多位于紅矮星周圍紅矮星表面溫度低于3500開爾文，周圍空間環境惡劣，會出現強烈的耀斑因此，我們應該更加關注是否有‘地球2.0’位于像太陽這樣的恒星周圍的宜居帶，距離地球大約32光年吉輝說，CHES尋找的地球2.0或孿生地球是一顆質量與地球相當的行星，其軌道處于宜居帶，大氣層或天體表面可能存在液態水維持生命

凌星方法很難權衡行星。

浩瀚星空中，地球是唯一有生命的孤獨星球嗎為了回答這個問題，各國科學家都不遺余力地進行深空探測他們在太空和地球上部署了行星獵人，以捕捉類地行星的蹤跡

在太空中，美國的開普勒任務和Tess衛星已經發現了3400多顆類地行星。

在地面上，西班牙—德國CARMENES項目，利用西班牙南部的3.5米望遠鏡，結合近紅外觀測和光學階梯光柵光譜儀，在紅矮星周圍尋找類地行星，安裝在加拿大—法國—夏威夷望遠鏡上的新型光譜偏振器SPIRou和美國麥克唐納天文臺的可居住行星探測器利用視速度法在近紅外波段搜索紅矮星周圍的可居住行星。

據吉輝介紹，目前系外行星探測方法有凌日法，視速度測量法，天體測量法，直接成像法，引力微透鏡法等大多數系外行星是通過視速度測量和凌日方法發現的

在宇宙中，大約73%的恒星是紅矮星由于紅矮星的有效溫度低，質量和體積小，其可居住帶離它們很近，所以它們周圍的行星很容易被凌日法探測到吉輝解釋說，凌星意味著當一顆行星從恒星面前經過時，它會阻擋恒星發出的光，因此恒星亮度的周期性變暗可以追蹤系外行星的凌星事件科學家還可以根據恒星光度的這種周期性變化來推斷系外行星的大小和軌道周期

不過，吉江蕙也指出，雖然凌星方法是有效的，但其探測效率是有限的首先，如果你想看到凌星現象，你對行星的軌道有特殊要求行星需要剛好通過恒星面向地球，行星的軌道平面需要與觀測視線幾乎平行但是行星的軌道是隨機分布的，所以一些太空望遠鏡探測到凌星的概率只有千分之五其次，恒星光度的降低和變暗也可能是由于太陽黑子或恒星的活動造成的，所以凌日法需要通過地面和其他觀測手段進行驗證因此，即使Tess已經觀察到了近4000顆候選行星，也只能確定其中的200多顆最后，凌日法只能測量行星的半徑，不能直接給出行星的質量，而行星的質量是尋找‘地球2.0’的關鍵參數吉輝說

CHES檢測精度將達到微角秒。

與使用凌日方法的Tess衛星不同，CHES將使用空間微角秒級高精度天體測量，精確測量一顆目標星與6—8顆參考星之間的微角秒級星間間距這種微妙的變化反映了目標恒星因其圍繞行星的引力擾動而產生的非常小的擺動

通俗地說，如果恒星周圍有行星，行星會使恒星產生小的周期性擺動排除恒星本身的運動，恒星的擺動越小，其周圍行星的質量越小，反之亦然通過觀察恒星位置的細微變化，我們可以發現恒星周圍是否存在行星，并計算出它們的真實質量和軌道參數吉輝說

在浩瀚宇宙中探索地球2.0，需要一雙慧眼據吉輝介紹，CHES的科學載荷是一臺光學望遠鏡，口徑1.2米，焦距36米，高像質，低畸變，高穩定，可實現全視場近衍射極限成像

按照計劃，CHES空間望遠鏡將被送入位于日地系統第二拉格朗日點的Halo軌道，它將在該軌道保持至少5年的穩定運行時間在此期間，將對100顆類太陽恒星進行科學探測，每顆恒星將被觀測不少于50次，預計將發現約50顆類地行星

CHES空間望遠鏡的探測精度將達到前所未有的微角秒級紀江蕙打了個比方:這就相當于在地球上看月亮，分辨放在月亮上的一元硬幣的邊緣他說，經過多年努力，CHES團隊在微像素星間間距測量等關鍵技術上取得突破，可以滿足宜居行星的探測精度要求如果CHES獲得批準，這將是世界上第一次使用高精度天體測量來搜索可居住的行星

吉輝說，除了探測宜居行星，這項任務還將對暗物質，黑洞等前沿科學研究做出相應貢獻。

如果CHES能夠成功捕捉到這些類地行星的軌跡，我們如何判斷它們是否宜居吉輝解釋說:除了行星的質量，一顆行星是否宜居還取決于它是否有水，氧氣，以及它與被發現的行星有多大的不同此外，生命的穩定存在還有許多其他的約束條件，如恒星和行星足夠長的壽命，合適的恒星光度，近圓行星穩定的軌道和自轉傾角，合適的行星大氣和磁場等