在11月24日召開的空間科學(xué)先導(dǎo)專項(xiàng)最新亮點(diǎn)成果發(fā)布會上,中國科學(xué)院國家空間科學(xué)中心公布了“十五五”期間多項(xiàng)太空探源科學(xué)衛(wèi)星計劃。其中,旨在為人類尋找新家的系外地球巡天衛(wèi)星,將巡視星河,專門尋找和地球差不多大小、處在宜居帶的第二顆地球,即“地球2.0”。
地球是孤獨(dú)的嗎?尋找“地球2.0”有什么意義?“地球2.0”需要符合怎樣的標(biāo)準(zhǔn)?在尋找類地行星方面,取得了哪些成果?針對以上問題,科技日報記者采訪了相關(guān)專家。
第一問:為什么要尋找“地球2.0”?
“這始于人類的好奇心。太陽系中,除了地球上的智慧生命,是否還有其他星球上存在生命,這有待探索。太陽系外,科學(xué)家也希望能夠找到像地球這樣的行星。”中國科學(xué)院國家空間科學(xué)中心主任王赤院士說。
全國空間探測技術(shù)首席科學(xué)傳播專家龐之浩認(rèn)為,尋找“地球2.0”對人類生存、科學(xué)研究和文明發(fā)展等方面意義重大。“尋到‘地球2.0’,能為人類文明預(yù)留‘備用家園’,有效應(yīng)對人類正面臨的資源枯竭、全球變暖、小行星撞擊等生存危機(jī)。”龐之浩說。
“同時,通過研究類地行星,可反觀地球的過去與未來,助力破解地球演化謎題。”龐之浩說,尋找“地球2.0”有望解答人類是否為宇宙孤例這一哲學(xué)之問,若發(fā)現(xiàn)地外生命,將徹底改寫人類對宇宙和自身的認(rèn)知。
第二問:“地球2.0”需要符合怎樣的標(biāo)準(zhǔn)?
“科學(xué)家定義的‘地球2.0’需滿足一系列嚴(yán)苛標(biāo)準(zhǔn),核心涉及星體屬性、恒星環(huán)境與宜居條件。”龐之浩說。
首先,行星自身的基礎(chǔ)條件至關(guān)重要。它的半徑應(yīng)為地球的0.8至1.25倍,是一顆巖質(zhì)行星。“這樣的尺寸與結(jié)構(gòu)能確保其擁有固體表面,并足以維系大氣層。”龐之浩介紹,同時,其密度需與地球的巖石密度相近,這是地質(zhì)結(jié)構(gòu)穩(wěn)定的基礎(chǔ),能有效減少極端火山等地質(zhì)活動。
其次,恒星與軌道環(huán)境是另一大關(guān)鍵。它必須圍繞一顆類太陽恒星運(yùn)行,以避開紅矮星的劇烈耀斑或大質(zhì)量恒星的強(qiáng)輻射。“地球2.0”的軌道還必須位于恒星的“宜居帶”內(nèi),這使得行星表面的溫度能恰好維持液態(tài)水的存在——既不會因太近而蒸發(fā),也不會因太遠(yuǎn)而凍結(jié)。
最后,生命存續(xù)所需的保護(hù)與環(huán)境也不可或缺。“行星需要擁有濃度適宜的大氣層,既能過濾有害紫外線,也應(yīng)包含氧氣等生命所需氣體。一個穩(wěn)定的全球性磁場同樣關(guān)鍵,用以偏轉(zhuǎn)恒星與宇宙的高能射線。”龐之浩說,此外相對平靜的周邊空間環(huán)境,也能顯著降低小天體撞擊的風(fēng)險,為生命的誕生與延續(xù)提供一個安全的溫床。
第三問:目前人類在尋找類地行星方面有哪些發(fā)現(xiàn)?
“國際上已經(jīng)有各種系外行星探測任務(wù),其中開普勒空間望遠(yuǎn)鏡是目前發(fā)現(xiàn)系外行星最多的任務(wù),已經(jīng)發(fā)現(xiàn)了超過六千顆系外行星。”王赤說,目前發(fā)現(xiàn)的系外行星大多是幾倍地球大小的“超級地球”,國際上尚未發(fā)現(xiàn)既在宜居帶,又是地球大小的巖質(zhì)行星。未來5年,中國的系外地球巡天任務(wù)將去找“地球2.0”。
在類地行星探索方面,科學(xué)家已經(jīng)取得了不少突破性發(fā)現(xiàn)。龐之浩介紹,1992年,天文學(xué)家首次在脈沖星PSR1257+12周圍發(fā)現(xiàn)三顆類地行星,成為人類確認(rèn)的首批系外類地行星;1995年,飛馬座51b的發(fā)現(xiàn),標(biāo)志著圍繞類太陽恒星搜尋系外行星的時代正式開啟。2005年,Gliese 876 d等首批明確呈現(xiàn)類地特征的行星被確認(rèn);2011年,借助開普勒空間望遠(yuǎn)鏡,科學(xué)家進(jìn)一步發(fā)現(xiàn)了首顆系外巖質(zhì)行星開普勒-10b。
在標(biāo)志性行星系統(tǒng)方面,2017年,科學(xué)家確認(rèn)該系統(tǒng)內(nèi)擁有7顆地球大小的行星,是迄今在單一恒星周圍發(fā)現(xiàn)的最大類地行星集群,其中數(shù)顆可能具備存在液態(tài)水的條件。2014年發(fā)現(xiàn)的開普勒-186f,則成為首顆位于宜居帶內(nèi)且大小與地球相當(dāng)?shù)男行牵饛V泛關(guān)注。
中國在天文探測領(lǐng)域也貢獻(xiàn)了關(guān)鍵力量。“2025年,中國科學(xué)院云南天文臺團(tuán)隊(duì)創(chuàng)新運(yùn)用凌星中間時刻變化反演技術(shù),在類太陽恒星的宜居帶內(nèi)發(fā)現(xiàn)‘超級地球’開普勒-725c。該行星質(zhì)量約為地球10倍,公轉(zhuǎn)周期207.5天,為類地行星探測提供新路徑。”龐之浩說。(記者 陸成寬)
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