关键技术获重要进展探测32光年外恒星寻找“地球2.0”

近邻宜居行星巡天工程的科学载荷是1.2m口径，36m焦距，高像质，低畸变，高稳定的光学望远镜，可实现全视场近衍射极限成像望远镜的探测精度将达到前所未有的微角秒级别，相当于从地球上看月球，分辨放在月球上的一元硬币的边缘

宇宙中还有其他生命吗有没有适合人类居住的第二家园千百年来，为了寻找答案，科学家们把探索的目光投向了宇宙深处

最近几天，科技日报记者从中科院紫金山天文台获悉，我国科学家提出的近邻宜居行星巡天计划已入选中科院三期卫星候选项目在中国科学院空间科学试验项目的特别支持下，中国科研机构的一个团队开展了初步研究近期，CHES团队在基于外差激光干涉焦平面定标技术的微像素星间距离测量关键技术上取得了重要进展

中国科学院计划发射一架1.2米口径的高精度天体测量太空望远镜，该望远镜将在日地拉格朗日的L2点例行运行至少5年它计划探测距离地球约32光年的100颗类太阳恒星，希望发现太阳系外首个可居住带地球2.0这将是首个致力于在类似太阳的恒星周围寻找宜居类地行星的国际太空探索任务

就宇宙的演化而言，我们无法预测50—100年后地球环境会发生什么变化我们正在尝试探索宇宙中是否存在其他宜居行星，尤其是在太阳系的比邻星周围，然后探索这些行星上是否存在生命或高等文明中科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说

寻找附近一颗与地球质量相当的行星。

自1995年发现第一颗太阳系外类木行星以来，已经发现并确认了5000多颗系外行星这些行星的大小和形状各不相同，包括热木星，亚海王星，岩石行星，超级地球等等

Gliese 581c发现于2007年，被认为是人类在宜居带发现的第一颗类地行星2016年，天文学家在距离地球最近的恒星比邻星周围的宜居带发现了另一颗类地行星比邻星B它的质量约为地球的1.3倍，公转周期仅为11.2天

太阳系的宜居带在火星和金星之间，地球正好在里面根据吉辉的说法，天文学家将恒星周围适合生命的区域称为宜居带在可居住区，行星的平均表面温度可以维持液态水的稳定存在，因此可能拥有与地球相似的生存条件同时，这里的恒星辐射不会太强，可以避免行星大气中的水分子和二氧化碳分子电离，或者剥离行星大气

目前在太阳系外的可居住带中，大约有50颗类地行星，但大部分都是地球质量的几倍到10倍，相当于‘超级地球’它们大多离地球很远，达到几千光年此外，在已发现的类地行星中，许多位于红矮星周围红矮星表面温度低于3500开尔文，周围空间环境恶劣，会出现强烈的耀斑因此，我们应该更加关注是否有‘地球2.0’位于像太阳这样的恒星周围的宜居带，距离地球大约32光年吉辉说，CHES寻找的地球2.0或孪生地球是一颗质量与地球相当的行星，其轨道处于宜居带，大气层或天体表面可能存在液态水维持生命

凌星方法很难权衡行星。

浩瀚星空中，地球是唯一有生命的孤独星球吗为了回答这个问题，各国科学家都不遗余力地进行深空探测他们在太空和地球上部署了行星猎人，以捕捉类地行星的踪迹

在太空中，美国的开普勒任务和Tess卫星已经发现了3400多颗类地行星。

在地面上，西班牙—德国CARMENES项目，利用西班牙南部的3.5米望远镜，结合近红外观测和光学阶梯光栅光谱仪，在红矮星周围寻找类地行星，安装在加拿大—法国—夏威夷望远镜上的新型光谱偏振器SPIRou和美国麦克唐纳天文台的可居住行星探测器利用视速度法在近红外波段搜索红矮星周围的可居住行星。

据吉辉介绍，目前系外行星探测方法有凌日法，视速度测量法，天体测量法，直接成像法，引力微透镜法等大多数系外行星是通过视速度测量和凌日方法发现的

在宇宙中，大约73%的恒星是红矮星由于红矮星的有效温度低，质量和体积小，其可居住带离它们很近，所以它们周围的行星很容易被凌日法探测到吉辉解释说，凌星意味着当一颗行星从恒星面前经过时，它会阻挡恒星发出的光，因此恒星亮度的周期性变暗可以追踪系外行星的凌星事件科学家还可以根据恒星光度的这种周期性变化来推断系外行星的大小和轨道周期

不过，吉江蕙也指出，虽然凌星方法是有效的，但其探测效率是有限的首先，如果你想看到凌星现象，你对行星的轨道有特殊要求行星需要刚好通过恒星面向地球，行星的轨道平面需要与观测视线几乎平行但是行星的轨道是随机分布的，所以一些太空望远镜探测到凌星的概率只有千分之五其次，恒星光度的降低和变暗也可能是由于太阳黑子或恒星的活动造成的，所以凌日法需要通过地面和其他观测手段进行验证因此，即使Tess已经观察到了近4000颗候选行星，也只能确定其中的200多颗最后，凌日法只能测量行星的半径，不能直接给出行星的质量，而行星的质量是寻找‘地球2.0’的关键参数吉辉说

CHES检测精度将达到微角秒。

与使用凌日方法的Tess卫星不同，CHES将使用空间微角秒级高精度天体测量，精确测量一颗目标星与6—8颗参考星之间的微角秒级星间间距这种微妙的变化反映了目标恒星因其围绕行星的引力扰动而产生的非常小的摆动

通俗地说，如果恒星周围有行星，行星会使恒星产生小的周期性摆动排除恒星本身的运动，恒星的摆动越小，其周围行星的质量越小，反之亦然通过观察恒星位置的细微变化，我们可以发现恒星周围是否存在行星，并计算出它们的真实质量和轨道参数吉辉说

在浩瀚宇宙中探索地球2.0，需要一双慧眼据吉辉介绍，CHES的科学载荷是一台光学望远镜，口径1.2米，焦距36米，高像质，低畸变，高稳定，可实现全视场近衍射极限成像

按照计划，CHES空间望远镜将被送入位于日地系统第二拉格朗日点的Halo轨道，它将在该轨道保持至少5年的稳定运行时间在此期间，将对100颗类太阳恒星进行科学探测，每颗恒星将被观测不少于50次，预计将发现约50颗类地行星

CHES空间望远镜的探测精度将达到前所未有的微角秒级纪江蕙打了个比方:这就相当于在地球上看月亮，分辨放在月亮上的一元硬币的边缘他说，经过多年努力，CHES团队在微像素星间间距测量等关键技术上取得突破，可以满足宜居行星的探测精度要求如果CHES获得批准，这将是世界上第一次使用高精度天体测量来搜索可居住的行星

吉辉说，除了探测宜居行星，这项任务还将对暗物质，黑洞等前沿科学研究做出相应贡献。

如果CHES能够成功捕捉到这些类地行星的轨迹，我们如何判断它们是否宜居吉辉解释说:除了行星的质量，一颗行星是否宜居还取决于它是否有水，氧气，以及它与被发现的行星有多大的不同此外，生命的稳定存在还有许多其他的约束条件，如恒星和行星足够长的寿命，合适的恒星光度，近圆行星稳定的轨道和自转倾角，合适的行星大气和磁场等