现代快报+ZAKER南京 2020-05-07
紫金山天文台:宜居行星探索计划稳步推进,有望发现地球2.0
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现代快报讯(记者 阿里亚 胡玉梅)如果可以到地球之外的星球生活,你最想去一个什么样的星球?是刘慈欣《流浪地球》中的比邻星,火星,还是其他 " 超级地球 "?

△ TOI 700 行星系统示意图

一直以来,寻找 " 地球 2.0" 是人类的梦想。那么,人类有没有可能找到 " 地球 2.0" 呢?5 月 7 日,现代快报记者采访了中国科学院行星科学重点实验室主任、紫金山天文台研究员季江徽。他坦言,人类进行系外行星的观测,终极目标是为了寻找宜居行星或第二颗地球。紫台的 " 近邻宜居行星巡天计划 " 也在稳步推进中,该计划预期会首次发现 " 地球 2.0"。

又一颗 " 地球 2.0" 被发现,每 37 天过一次年

近日,美国国家航空航天局(NASA)再次探索到一颗与地球相像的行星,也就是地球 2.0 版系外行星 TOI700d。据 NASA 发布,该行星表面很可能存在液态水,种种迹象表明,在偌大的宇宙中,这颗星球很有可能成为人类的下一个 " 地球 "。由于 TOI700d 行星可能位于人类宜居带,引起了科学家和公众的广泛关注。

△ " 苔丝 " 发现的第一颗宜居带类地系外行星 TOI 700d 艺术想象图

TOI700d 的宿主恒星 TOI700 是一颗红矮星,它与地球的距离约为 100 光年。有趣的是,这颗行星大约每 37 个地球日就能够环绕宿主恒星一圈,也就是说在 TOI700d 中生存,意味着每 37 天就能够过一次年。网友纷纷表示:" 我能去住吗?"

△ " 开普勒 "(黄色)不 " 苔丝 "(蓝色)观测天区对比

其实说到地球 2.0,开普勒 452b 星球算一个。它的直径是地球的 1.6 倍,与地球的相似程度高达 80%。

而让科学家们最欣赏的还是火星。" 最现实的是火星,它的自转和地球很接近,是 23 个小时多一点,火星上曾经有湖泊,只是后来发生了气候变化结成了冰。美国宇航局曾经探测到火星的两极存在冰。" 季江徽说。

已发现数十颗宜居星球,它们都有这些 " 配置 "……

" 目前天文学家已发现数十颗宜居行星,这些天体基本上均分布在红矮星周围。" 季江徽告诉现代快报记者,红矮星十分常见,约占银河系恒星总数的 70% 以上。因此,有望在其中找到一颗与我们的地球相差无几的行星。

在刘慈欣的科幻小说中,它与太阳比邻而居,距离太阳只有 4.2 光年——它就是比邻星。比邻星是距离太阳最近的一颗恒星,正因如此才成了科幻电影《流浪地球》中描绘的地球旅行的终点。天文学家在比邻星周围就发现了一颗宜居带类地行星 " 比邻星 b"。" ‘比邻星 b ’上可能存在液态水,但是比邻星频发的耀斑为行星的宜居性带来极大困难。" 季江徽说,行星系统中适合生命存在的行星轨道范围被称为 " 宜居带 "。在太阳系,宜居带大致分布在金星轨道到火星轨道之间,地球刚好在其中。

季江徽说,一颗行星是否为宜居星球,需要符合很多标准。" 比如,‘个头’要跟地球差不多,有固态的表面,要有液态水,大气中含有氧气、水等成分,适宜生物生存等。"

" 宜居星球 " 是否宜居?要看 " 生命维持系统 " 是否完备

很多人非常热衷于星际移民。" 宜居带 " 上的行星,是否就是将来我们可以进行星际移民的星球呢?季江徽说,这还需要很多条件:恒星和行星的寿命必须长到足以产生生命、适宜的恒星光度、稳定的低离心率行星轨道和自转倾斜度,以及成分合适的行星大气等。

首先,这颗行星要和恒星之间有距离,能够接受到恒星的光和热,自转轴或许有一定的夹角形成一年四季。其次,要有规定的轨道,一定的偏心率,还要有液态水,适合生命存在的大气。" 人类之所以可以在地球上繁衍不息,就是因为它既有磁场,又有大气。它们就是地球的保护圈。" 最后,恒星、行星的寿命还要足够长,够得上产生生命,这一套都是 " 生命维持系统 "。

如果将来找到了处于宜居带内的行星,如何判断它们是否适合生命存在呢?" 一般可以通过寻找行星大气光谱中的‘化学指纹’(氧气、二氧化碳等)来判断。" 季江徽说,天文学家利用直接成像法和凌星法得知行星的大气成分。不过,由于无法直接观测,测量系外行星的大气成分十分有难度。

紫台积极推进宜居行星探索计划,为人类寻找第二家园

受技术限制,目前已发现的这些宜居行星信号过于微弱。它们究竟是不是真的适合人类宜居,还无法进一步解读。再加上美国国家航空航天局(NASA)的开普勒太空望远镜已经 " 退休 ", 搜索 " 地球 2.0" 的计划不得不另寻出路。

不久前,中科院紫金山天文台就提出了 " 近邻宜居行星巡天计划 "。季江徽说,该计划采用天体测量法:如果一颗恒星周围存在行星,行星就会使恒星产生一个小幅度的周期性摆动,通过观测恒星位置的微小变化,排除恒星自身运动后就能解读出恒星周围是否存在行星,并计算出行星的质量。

天体测量法此前已有实践,要实现 " 近邻宜居行星巡天计划 ",技术上需要达到前所未有的精度。" 我们计划发射一个 1.2 米口径的高精度天体测量空间望远镜,实现微角秒级星间距的测量精度,巡查太阳系近邻 32 光年外的 100 个类太阳恒星,期望发现地球 2.0。" 季江徽说,该计划预期会首次发现 " 地球 2.0",包括数十颗宜居带行星和超级地球。

季江徽告诉现代快报记者,目前该计划已经立项。" 希望三年内成为一个卫星项目,完成关键技术的攻关,达到上天的要求。"

假如星际移民,你最中意哪里?

比邻星 b

宜居原因:宜居带类地行星,可能存在液态水。

开普勒 -22b

宜居原因:表面温度 22 摄氏度,和地球很接近,一年有四季,有大气。不过,由于它距离地球有 600 光年,所以可以直接把它踢出选项了。

木卫二

宜居原因:地表冰层下方大约 3 公里处,有湖泊;木卫二是木星的第六颗已知卫星,是木星的第四大卫星,比月球稍微小一点,有一层含氧的稀薄大气。

土卫二

宜居原因:土卫二是一个被冰覆盖的卫星,被发现表面有喷射的液态水。

土卫六

宜居原因:它是太阳系唯一一个拥有浓厚大气层的卫星,被视为一个时光机器,有助我们了解地球最初期的情况,揭开地球生物如何诞生之谜。2008 年 " 卡西尼 " 号土星探测器发现土卫六南极地区存在一个比北美安大略湖还要大出许多的湖泊。

火星

宜居原因:自转轴倾角、自转周期和地球相近;曾经有湖泊,现在已经冰化,有以二氧化碳为主的大气。

(受访者供图)

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