英國《自然》雜志網(wǎng)站在4月12日的報道中指出，繼將機器人送上月球、讓機器人降落火星并建造自己的空間站之后，中國將目光投向了遙遠的太陽系。4月，中國科學家將公布首個系外行星探測任務的詳細計劃。
按照計劃，這項名為“地球2.0”的任務將于2026年啟動，旨在調(diào)查銀河系內(nèi)太陽系外的行星，目的是找到第一顆在類日恒星宜居區(qū)內(nèi)活動的類地行星。天文學家認為，這樣一顆“地球2.0”行星將具備適合液態(tài)水（甚至生命）存在的條件。
應運而生
科學家已經(jīng)在銀河系中發(fā)現(xiàn)了5000多顆系外行星，其中大部分由美國國家航空航天局（NASA）的開普勒空間望遠鏡發(fā)現(xiàn)。開普勒望遠鏡于2009年發(fā)射升空，核心目標是發(fā)現(xiàn)繞著類日恒星旋轉(zhuǎn)的宜居類地行星，運行9年后，該望遠鏡于2018年耗盡燃料。
在開普勒望遠鏡發(fā)現(xiàn)的系外行星中，有一些是圍繞小型紅矮星運轉(zhuǎn)的類地巖石天體，但沒有一顆符合“地球2.0”的定義。
美國加州理工學院NASA系外行星科學研究所天體物理學家杰西·克里斯蒂安森說，在目前的技術和望遠鏡條件下，很難探測到類地小行星的信號。
《自然》報道指出，中國正在計劃的、名為“地球2.0”的任務希望改變這種狀況。它將由中國科學院資助，早期任務設計階段即將完成。如果該設計在今年6月通過專家小組的審查，任務小組將獲得資金開始建造衛(wèi)星。該團隊計劃在2026年底前利用長征火箭發(fā)射這顆衛(wèi)星。
7只“眼睛”
“地球2.0”衛(wèi)星將攜帶7臺望遠鏡，任務期為4年。其中6臺望遠鏡將攜手觀測天鵝座和天琴座，開普勒望遠鏡也探測了同一片天空。
這6臺望遠鏡將借助“凌星法”搜尋系外行星的蹤跡。所謂“凌星法”指行星經(jīng)過恒星表面時所引發(fā)的恒星表面的微弱光度變化。開普勒尋找系外行星主要用的也是“凌星法”。但與開普勒等單個大型望遠鏡相比，同時使用多個小型望遠鏡可為科學家提供更廣闊的視野。“地球2.0”的6臺望遠鏡將在500平方度，也就是比開普勒的視場寬約5倍的天空范圍內(nèi)共同觀測大約120萬顆恒星。與此同時，“地球2.0”將能夠觀測到比NASA的凌日系外行星勘測衛(wèi)星（TESS）探測到的更暗、更遙遠的恒星。TESS于2018年發(fā)射，主要調(diào)查地球附近的明亮恒星。
“地球2.0”項目負責人、中國科學院上海天文臺研究員葛健說：“6個望遠鏡疊加，可以獲得開普勒望遠鏡5倍的視場，再用非常低噪聲的儀器，獲得超過開普勒2到3倍的觀測深度，我們的探測器的搜尋能力將是開普勒任務的10到15倍。”
該衛(wèi)星上的第7臺儀器將是一臺微引力透鏡望遠鏡，用于探測流浪行星（不圍繞任何恒星運行的自由漫游天體）以及遠離其恒星的類似海王星的系外行星。遙遠的星光在穿過系外行星系統(tǒng)時，受到行星的引力發(fā)生偏折放大，微引力透鏡望遠鏡以此來探測系外行星。
葛健表示，該望遠鏡將瞄準銀河系的中心，那里存在大量恒星。如果發(fā)射成功，這將是第一臺在太空運行的微引力透鏡望遠鏡。他說：“我們的衛(wèi)星基本上可以確定不同大小、質(zhì)量和年齡的系外行星，為未來的系外行星研究提供豐富的數(shù)據(jù)。”
數(shù)據(jù)翻倍
為確認一顆系外行星是類地行星，天文學家需要測量它圍繞其主恒星旋轉(zhuǎn)一圈所需的時間。這類行星的軌道周期應與地球的軌道周期相似，每年繞其主恒星旋轉(zhuǎn)一次。澳大利亞南昆士蘭大學的天體物理學家黃旭（音譯）解釋說，科學家需要至少三次凌星才能計算出一個精確的軌道周期，這需要3年甚至更長時間的數(shù)據(jù)。
但開普勒任務開始4年后，部分部件出現(xiàn)故障，導致其在很長一段時間內(nèi)無法緊盯天空同一片區(qū)域。曾在“地球2.0”團隊擔任數(shù)據(jù)模擬顧問的黃旭說，有了“地球2.0”，天文學家可獲得另外4年的數(shù)據(jù)，“地球2.0”提供的數(shù)據(jù)與開普勒提供的觀測結(jié)果結(jié)合使用，可幫助科學家確認哪些系外行星是真正的類地行星。克里斯蒂安森對此感到興奮，他表示希望有機會研究“地球2.0”提供的數(shù)據(jù)。
葛健希望找到十幾顆“地球2.0”系外行星。他計劃在收集數(shù)據(jù)后一兩年內(nèi)公布這些數(shù)據(jù)。目前，“地球2.0”團隊已有大約300名科學家和工程師，其中大部分來自中國，但葛健希望有更多天文學家加入，他表示：“‘地球2.0’為更好的國際合作提供了機會。”
標簽： 系外行星
