「近鄰宜居行星巡天計劃」來了

2020-12-27 和訊

「苔絲」望遠鏡發現的TOI700d藝術想像圖(上圖)  TOI700行星系統示意圖(下圖)  圖源:NASA,受訪者提供

如果可以到地球之外的星球生活,你最想去哪裡?是劉慈欣《流浪地球》中的比鄰星,還是火星,或是其他「超級地球」?

一直以來,尋找「地球2.0」是人類的夢想。5月7日,現代快報記者採訪了中國科學院行星科學重點實驗室主任、紫金山天文臺研究員季江徽。他坦言,人類進行系外行星的觀測,終極目標是為了尋找宜居行星或第二顆地球。紫臺的「近鄰宜居行星巡天計劃」也在穩步推進中,該計劃可能會發現真正的「地球2.0」。

現代快報+/ZAKER南京記者 阿里亞 胡玉梅

發現37天一年的類地行星

近日,美國國家航空航天局(NASA)的「苔絲」望遠鏡探索到一顆與地球相像的行星,也就是地球2.0版系外行星TOI700d。據NASA發布,該行星表面很可能存在液態水,種種跡象表明,在偌大的宇宙中,這顆星球很有可能成為人類的下一個「地球」。由於TOI700d行星可能位於人類宜居帶,引起科學家和公眾的廣泛關注。

TOI700d的宿主恆星TOI700是一顆紅矮星,它與地球的距離約為100光年。有趣的是,這顆行星大約每37個地球日就能夠環繞宿主恆星一圈,也就是說在TOI700d中生存,意味著每37天就能夠過一次年。網友紛紛表示:「我能去住嗎?」

其實說到地球2.0,克卜勒452b星球算一個。它的直徑是地球的1.6倍,與地球的相似程度高達80%。

而讓科學家們最欣賞的還是火星。「最現實的是火星,它的自轉和地球很接近,是23個小時多一點,火星上曾經有湖泊,美國宇航局曾探測到火星的兩極存在冰。」季江徽說。

已發現數十顆宜居星球

「天文學家已發現數十顆宜居行星,這些天體基本上均分布在紅矮星周圍。」季江徽告訴現代快報記者,紅矮星十分常見,約佔銀河系恆星總數的70%以上。因此,有望在其中找到一顆與我們地球相差無幾的行星。

在劉慈欣的科幻小說中,宜居行星與太陽比鄰而居,距離太陽只有4.2光年——它就是比鄰星。比鄰星是距離太陽最近的一顆恆星,正因如此才成了科幻電影《流浪地球》中描繪的地球旅行的終點。天文學家在比鄰星周圍發現了一顆宜居帶類地行星「比鄰星b」。「『比鄰星b』上可能存在液態水,但是比鄰星頻發的耀斑為行星的宜居性帶來極大困難。」季江徽說,行星系統中適合生命存在的行星軌道範圍被稱為「宜居帶」。在太陽系,宜居帶大致分布在金星軌道到火星軌道之間,地球剛好在其中。

行星是否有「生命維持系統」

很多人非常熱衷於星際移民。「宜居帶」上的行星,是否就是將來我們可以進行星際移民的星球呢?季江徽說,這還需要很多條件:恆星和行星的壽命必須長到足以產生生命、適宜的恆星光度、穩定的低離心率行星軌道和自轉傾斜度,以及成分合適的行星大氣等。

首先,這顆行星要和恆星之間有距離,能夠接收到恆星的光和熱,自轉軸可以有一定夾角形成一年四季。其次,要有規定的軌道、一定的偏心率,還要有液態水、適合生命存在的大氣。「人類之所以可以在地球上繁衍不息,就是因為它既有磁場,又有大氣。它們就是地球的保護圈。」最後,恆星、行星的壽命還要足夠長,夠得上產生生命,這一套都是「生命維持系統」。

如果找到了宜居帶內的行星,如何判斷是否適合生命存在呢?「一般可以通過尋找行星大氣光譜中的『化學指紋』(氧氣、二氧化碳等)來判斷。」季江徽說,天文學家利用直接成像法和凌星法得知行星的大氣成分。不過,由於無法直接觀測,測量系外行星的大氣成分十分有難度。

紫臺推進宜居行星探索計劃

受技術限制,目前已發現的這些宜居行星信號過於微弱,還無法進一步解讀。再加上NASA的克卜勒太空望遠鏡已經「退休」, 它搜索「地球2.0」的計劃不得不另尋出路。

不久前,中科院紫金山天文臺就提出了「近鄰宜居行星巡天計劃」。季江徽說,該計劃採用天體測量法。

天體測量法此前已有實踐,要實現「近鄰宜居行星巡天計劃」,技術上需要達到前所未有的精度。「我們計劃發射一個1.2米口徑的高精度天體測量空間望遠鏡,實現微角秒級星間距的測量精度,巡查太陽系近鄰32光年外的100個類太陽恆星,期望發現地球2.0。」季江徽說,該計劃預期會發現「地球2.0」,包括數十顆宜居帶行星和超級地球。季江徽告訴現代快報記者,目前該計劃已經立項。「希望三年內成為一個衛星項目,完成關鍵技術的攻關,達到上天要求。」

(責任編輯:李顯傑 )

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