作者：黄姤

为了寻找存在于宇宙中某个角落的其他智慧文明，为了证明我们人类并不是孤单地生活在宇宙中，于是用“旅行者一号”代替我们踏上了一个永不复返寻找其他智慧文明的星际探索之路。1990年2月14日“旅行者一号”在距离地球64亿公里的位置回过头看了地球最后一眼，然后给地球拍了最后一张照片——“暗淡蓝点”。

通过图片我们可以看到， 地球只是悬浮在黑色背景中数以亿计的小亮点之一，地球这个小亮点让我们体会到宇宙的浩瀚。难道除了地球这个小亮点存在生命以外，悬浮在黑色背景中的其他亮点就一定不会存在生命吗？

图解：箭标所指的是「地球」

像地球这种类型的行星，在宇宙中的每一个角落是普遍存在的，在银河系之内目前发现的行星已经超过了5000颗，其中有热木星、温木星、冷木星、温海王星、类地行星以及与地球非常相像的超级地球。因为探测地外生命是以宇宙学原理的地球生命理论为出发点，像地球这种行星是非常适合生命生存的，所以行星是探测生命迹象最理想的地方。

图解：宇宙中的系外行星

启程：如何寻找地外生命

地球绕日运行的公转轨道位于金星与火星之间，刚好位于适合生命存活的行星运行轨道区域——宜居带。

宜居带是寻找地外生命最基本的条件之一，宜居带的位置很重要，因为在这个区域内地球受到太阳的辐射不多也不少，因为太过于接近太阳，太阳辐射的能量会破坏地球的大气层，或者造成地球表面的温度过高，这样就不能保持液态水的存在。

同样作为寻找地外生命最基本的条件，液态水的存在是至关重要的，因为生命离不开液态水，因为创造生命的分子汤最基本的物质是水分子。

图解：红色区域温度太高、蓝色区域温度太低

目前发现位于宜居带内的行星并不多，仅仅只有59颗，当中有邻星b、开普勒452b、开普勒22b、格利泽581d、格利泽832c、开普勒1649c和TRAPPIST-1e等等。这些与地球相似的位于宜居带之内的类地行星是探索生命迹象的首选星球。

天文学家将与地球有类似环境的类地行星称为“地球2.0”，要在地球2.0中寻找生命要符合以下几个基本条件：

1. 有一颗稳定的恒星提供适宜的温度、
2. 质量大小与地球相当、
3. 位于宜居带内、
4. 有稳定的大气层、
5. 有液态水、

我国有专门探测“地球2.0”的探测项目

“近邻宜居行星巡天计划”筒称CHES，这个项目目前已经启动了，卫星探测器正在建造之中，发射的日期初定在2026年前。

图解：近邻宜居行星巡天计划”构想图

探测项目的任务是采用1.2米口径的空间望远镜，对太阳系周边32光年范围内的100颗类似于太阳的恒星进行微角秒级的探测，通过这个方法来寻找宜居带类地行星，这个方法是我国独创的。

“近邻宜居行星巡天计划”是天文学史上第一个专门在近邻恒星寻找位于宜居带的类地行星的空间任务，这个任务的结果将会直接告诉我们：

• 系外恒星宜居带是否存在行星；
• 宜居带行星的数量有多少；
• 诞生宜居带行星的概率是多少；
• 宜居带行星分布的情况；

迄今为止一共在太阳系32光年范围内发现的行星数量不超过100颗，位于宜居带的类地行星只有16颗，宜居带类地行星的比例只占系外行星总数的16‰左右。

遗憾的是，这16颗类地行星的母恒星都是温度只有3000开尔文左右的红矮星，相比温度5780开尔文的太阳来说，这个温度实在是太低了不适合创造生命。

另外，这16颗类地行星的环境很恶劣，经常会受到红矮星强烈的耀斑爆发辐射，这会破坏行星的大气层，对生命的诞生和存活有很大的影响。

图解：位于红矮星宜居带的类地行星分布图

对系外行星的研究还不够深入，在某些方面还只能停留中理论推断当中，所以“地球2.0”还有很多地方值得我们去研究和验证。

举例说明：

根据现有理论的推断：32亿光年范围内的每一颗G、K型主序恒星的宜居带内保守存在一颗或者多颗体积在0.5-1.5倍地球半径之间的类地行星的概率大约0.37%.

但是32光年以内只有15%的G、K型主序恒星的宜居带内发现有行星的存在，85%的宜居带没有发现行星。

图解：发现的系外行星占比

这到底是观测的技术不够先进，还是理论出错了，或是G、K型主序恒星的宜居带原本就是没有行星存在的，这些有待“近邻宜居行星巡天计划”来为我们揭开答案。

我国独创了一个“微角秒级·天体测量法”的探测方法来寻找“系外行星·地球2.0”

探测系外行星的方法主要有天体测量法、直接成像法、微引力透镜法、脉冲星计时法、视向速度法和凌日法，后面两个是最常用的。

• 凌日法

这个方法指的是行星在恒星表面经过，造成恒星的光度有周期性地变暗，根据这一点来推测行星的体积和轨道周期。

但是系外行星凌日事件发生概率是非常低的，开普勒望远镜探测到凌日事件的概率只有5‰。其次，由于恒星的自身的问题，有时候会出现一些假的凌日事件；一旦探测到了凌日事件后，就需要结合地基视向速度观测对凌日的行星候选体进行验证。

图解：凌日法探测方法

• 视向速度法

这个方法指的是恒星受到行星的引力影响会有轻微的摆动，恒星的光谱颜色会反复出现红移和蓝移交替的现象；但是视向速度法无法获得行星全部的轨道参数，唯一能够获取到的参数是行星的质量。

图解：视向速度探测方法

“微角秒级·天体测量法”彰显了我国在天文学领域的地位

依巴谷·高精视差测量卫星，1989年升空，1993年退役，主要是用视向速度法测量恒星视差和自行。

开普勒·空间望远镜，2009年升空，2018年退役，主要是用凌日法探测环绕其他恒星运行的类地行星。

盖亚·天体测量空间望远镜，2013年升空，目前还在运作，主要是用直接成像法探测银河系内的恒、行星的成像，用以绘制迄今最精确的银河系图。

苔丝·凌日系外行星勘测卫星，2018年升空，目前还在运作，主要是用凌日法探测距离地球数百光年外的行星。

每一种测量方法的特性不相同，探测系外行星的能力和方法也各不一样，“微角秒级·天体测量法”与凌日法、视向速度法、直接成像法相比，前者在探测宜居带类地行星上具备的能力比后者优越。

视向速度法仅仅是可以测量出行星的质量，凌日法可以测量出行星的体积、运行轨道和运行速度；相比之下“微角秒级·天体测量法”不仅可以直接测量出行星的质量，也可以测量出行星的全部动力学参数, 还可以构建出行星在星际空间中的三维轨道数据。

“微角秒级·天体测量法”将凌日法、视向速度法、直接成像法结合于一身，这次样一来既可以了解到行星的信息，还可以跳开了繁琐的探测程序，更重要的是可以为天文学家节省了很多时间。

2022年6月13日，盖亚研究团队公布的“盖亚三维星图”中有74颗系外行星，其中绝大多数的行星是长周期绕日公转的类木行星；除此之外盖亚还探测到了数万个气体巨行星和温海王星的候选体，目前正在等待进一步确认。

从盖亚发现行星的数量可以看出天体测量法在探测行星这方面的成效很明显，也体现出盖亚的优越；但是与我国“近邻宜居行星巡天计划”的“微角秒级·天体测量法”相比，还是我国略胜一筹。

因为，“微角秒级·天体测量法”探测的精度更高是微角秒级别的，可以实现对32光年范围内的恒星进行大扫查，以此为突破口打开我国在探测宜居带内类地行星的大门。从此我们也有了针对性探测系外行星的项目与计划和独创的探测方法来寻找“地球2.0”，同时也再次彰显了我国在天文学领域的地位。