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中国科学家提出寻找系外宜居行星计划

中国科学家提出一项通过太空望远镜开展的巡天计划,寻找距离地球约32光年的太阳系外宜居类地行星。如果实施,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。 …

中国科学家提出一项通过太空望远镜开展的巡天计划,寻找距离地球约32光年的太阳系外宜居类地行星。如果实施,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。

中国科学院紫金山天文台研究员、“近邻宜居行星巡天计划”项目负责人季江徽近日向记者介绍,探索太阳系外宜居行星是天文学的基础研究前沿之一,关乎“地球是否唯一”以及“行星如何成为生命摇篮”等重大科学问题。

季江徽说,目前人类已经发现并确认的系外行星有5000多颗,其中属于宜居带类地行星约50颗,但绝大多数距离地球遥远,达上千光年,“找到近邻的系外宜居类地行星将是人类的重大发现,也将为人类未来造访它们、拓展生存空间提供帮助”。

季江徽介绍,“近邻宜居行星巡天计划”将长期观测距离地球约32光年的约100颗类太阳型恒星,有望首次在它们周围发现宜居带类地行星,特别是“地球2.0”(与地球大小、轨道与环境非常相似的行星),实现“从0到1”的重大突破。据估算,这一计划预计发现约50颗类地行星。科学家将通过对太阳系近邻行星系统的细致普查,给出宜居行星及“超级地球”(数倍到10倍地球质量的系外行星)的数目、真实质量和三维轨道等信息。

据介绍,美国的开普勒空间望远镜、“苔丝”卫星等寻找系外行星的太空项目采用凌星探测方法,目前人类已发现的系外行星绝大多数都是通过凌星法发现的,其原理是利用公转的行星从恒星前方通过时会导致恒星的亮度发生周期性的微弱变化。这种探测方法对行星的公转轨道有很高要求,行星需要正好通过恒星朝向地球的方向,但这种情况发生的几率很低,同时需要借助于其他探测手段的进一步确认。凌星法通常只能获得行星的半径,无法直接给出行星质量。

季江徽说,中国的“近邻宜居行星巡天计划”将基于空间高精度相对天体测量技术,精确地测量目标恒星中心位置相对于6至8颗标准参考星的微角秒级别的星间距变化,基于这些细微的变化来计算目标恒星受行星引力扰动所发生的微小晃动,探测恒星周围具有真实质量的宜居带类地行星。

“天体测量法是天文观测中经典的方法,但是将它用在探测宜居类地行星上是一种技术上的原始性创新。我们要找到近邻类太阳型恒星宜居带的‘地球2.0’,需要在测量技术上达到前所未有的精度,即达到微角秒级别,这相当于能在地球上分辨出一枚放在月球上的一元硬币。”季江徽说。

“我们的探测方法不受行星轨道面的限制,任何轨道的行星都可以探测到,还可以直接测量宜居行星的质量,因此可实现对近邻类太阳型恒星周围的行星开展全面普查。这些研究将最终回答‘太阳系是否很特殊’或‘我们在宇宙中是否唯一’等科学问题,并让人类更深刻地了解地球和太阳系的形成演化过程,充分地认识生命的本质和起源,进而更深刻地了解我们自身。”季江徽说。

根据计划,一枚口径为1.2米的高像质、低畸变、高稳定光学望远镜将被送入日地系统第二拉格朗日点的Halo轨道,并在该轨道维持至少5年的稳定运行时间,期间将对100颗类太阳型恒星进行科学探测,其中每颗恒星观测不少于50次。

季江徽说,由于这一轨道受地球引力影响小,热辐射环境比较稳定,卫星消耗很少的燃料即可长期驻留,非常适合天文卫星开展全天时观测。此前中国的嫦娥二号在开展拓展任务时也曾航行至该轨道,因而技术相对成熟。

据介绍,这一任务除了探测宜居行星外,对于暗物质、黑洞等前沿科学研究也会作出贡献。目前,由中国多家科研机构组成的团队在中国科学院空间科学先导专项支持下已开展了前期研究,攻克了主要的关键技术,并开展了广泛的国际合作,期待更多的天文学家参与。

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