《自然》：中国将目光投向遥远的“地球2.0”

• 2022-04-15 10:05:31 来源：科技日报

英国《自然》杂志网站在4月12日的报道中指出，继将机器人送上月球、让机器人降落火星并建造自己的空间站之后，中国将目光投向了遥远的太阳系。4月，中国科学家将公布首个系外行星探测任务的详细计划。

按照计划，这项名为“地球2.0”的任务将于2026年启动，旨在调查银河系内太阳系外的行星，目的是找到第一颗在类日恒星宜居区内活动的类地行星。天文学家认为，这样一颗“地球2.0”行星将具备适合液态水（甚至生命）存在的条件。

中国正在计划的“地球2.0”任务旨在探测类似开普勒-186f的系外行星。图为这颗类似地球大小的行星围绕其遥远恒星运行的艺术图。图片来源：英国《自然》杂志网站

应运而生

科学家已经在银河系中发现了5000多颗系外行星，其中大部分由美国国家航空航天局（NASA）的开普勒空间望远镜发现。开普勒望远镜于2009年发射升空，核心目标是发现绕着类日恒星旋转的宜居类地行星，运行9年后，该望远镜于2018年耗尽燃料。

在开普勒望远镜发现的系外行星中，有一些是围绕小型红矮星运转的类地岩石天体，但没有一颗符合“地球2.0”的定义。

美国加州理工学院NASA系外行星科学研究所天体物理学家杰西·克里斯蒂安森说，在目前的技术和望远镜条件下，很难探测到类地小行星的信号。

《自然》报道指出，中国正在计划的、名为“地球2.0”的任务希望改变这种状况。它将由中国科学院资助，早期任务设计阶段即将完成。如果该设计在今年6月通过专家小组的审查，任务小组将获得资金开始建造卫星。该团队计划在2026年底前利用长征火箭发射这颗卫星。

7只“眼睛”

“地球2.0”卫星将携带7台望远镜，任务期为4年。其中6台望远镜将携手观测天鹅座和天琴座，开普勒望远镜也探测了同一片天空。

这6台望远镜将借助“凌星法”搜寻系外行星的踪迹。所谓“凌星法”指行星经过恒星表面时所引发的恒星表面的微弱光度变化。开普勒寻找系外行星主要用的也是“凌星法”。但与开普勒等单个大型望远镜相比，同时使用多个小型望远镜可为科学家提供更广阔的视野。“地球2.0”的6台望远镜将在500平方度，也就是比开普勒的视场宽约5倍的天空范围内共同观测大约120万颗恒星。与此同时，“地球2.0”将能够观测到比NASA的凌日系外行星勘测卫星（TESS）探测到的更暗、更遥远的恒星。TESS于2018年发射，主要调查地球附近的明亮恒星。

“地球2.0”项目负责人、中国科学院上海天文台研究员葛健说：“6个望远镜叠加，可以获得开普勒望远镜5倍的视场，再用非常低噪声的仪器，获得超过开普勒2到3倍的观测深度，我们的探测器的搜寻能力将是开普勒任务的10到15倍。”

该卫星上的第7台仪器将是一台微引力透镜望远镜，用于探测流浪行星（不围绕任何恒星运行的自由漫游天体）以及远离其恒星的类似海王星的系外行星。遥远的星光在穿过系外行星系统时，受到行星的引力发生偏折放大，微引力透镜望远镜以此来探测系外行星。

葛健表示，该望远镜将瞄准银河系的中心，那里存在大量恒星。如果发射成功，这将是第一台在太空运行的微引力透镜望远镜。他说：“我们的卫星基本上可以确定不同大小、质量和年龄的系外行星，为未来的系外行星研究提供丰富的数据。”

数据翻倍

为确认一颗系外行星是类地行星，天文学家需要测量它围绕其主恒星旋转一圈所需的时间。这类行星的轨道周期应与地球的轨道周期相似，每年绕其主恒星旋转一次。澳大利亚南昆士兰大学的天体物理学家黄旭（音译）解释说，科学家需要至少三次凌星才能计算出一个精确的轨道周期，这需要3年甚至更长时间的数据。

但开普勒任务开始4年后，部分部件出现故障，导致其在很长一段时间内无法紧盯天空同一片区域。曾在“地球2.0”团队担任数据模拟顾问的黄旭说，有了“地球2.0”，天文学家可获得另外4年的数据，“地球2.0”提供的数据与开普勒提供的观测结果结合使用，可帮助科学家确认哪些系外行星是真正的类地行星。克里斯蒂安森对此感到兴奋，他表示希望有机会研究“地球2.0”提供的数据。

葛健希望找到十几颗“地球2.0”系外行星。他计划在收集数据后一两年内公布这些数据。目前，“地球2.0”团队已有大约300名科学家和工程师，其中大部分来自中国，但葛健希望有更多天文学家加入，他表示：“‘地球2.0’为更好的国际合作提供了机会。”

标签： 开普勒望远镜 天文学家 类地行星

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