寻找“流浪的地球”

赵君鹏

先秦时代的一首《卿云歌》写道：“明明上天，烂然星陈。”宇宙茫茫，太空无垠，星辰璀璨，恒河沙数。除了地球之外，是否还有一颗适宜人类居住的星球呢？人类一直好奇地追问着这个问题。

如何发现和观测其他行星？美国的一位科学家曾想出了一个办法，它的原理是这样的：当行星运转到恒星前面时，恒星的亮度就会有一些微弱的变化。如当水星运转到太阳前面时，水星会遮住太阳的一部分光线，使得太阳的亮度稍稍变暗。这种现象叫作凌星，而发现行星的方法叫作“凌星法”。凌星法对观测设备和观测条件要求较高，因为行星的体积比恒星小得多，凌星时恒星产生的光度变化微乎其微，犹如在很远的地方观测一只蚊子在明亮的灯泡前飞过时导致的亮度变化，所以光度计的测光精度要求优于万分之一。依据这一思路和要求，美国航空航天局设计制造了开普勒望远镜，并于2009年3月将它送上太空。相对于广为人知的哈勃望远镜，开普勒望遠镜的视野更广，它能同时观察10万颗恒星，并且每30分钟测量一次它们的亮度变化，从而检测出正在恒星前面飞行的行星。

开普勒望远镜的优势突出，但是劣势也非常明显。比如它无法获得行星质量的信息，而质量对于类地行星来说非常重要;宇宙中充斥着各种太空信号，导致有些行星微弱的信号被掩盖，而开普勒望远镜在筛选信息时困难重重;如果行星的轨道特殊，不从恒星的表面飞过，那开普勒望远镜就无法发现这颗行星。这些因素使得开普勒望远镜发现宜居星球的历程举步维艰。更不幸的是，2013年5月，开普勒望远镜发生了机械故障无法继续工作，致使这个科研项目被迫终止。自始至终，开普勒望远镜总计发现了约3300颗太阳系以外的行星，但是它们或者没有液态水，或者所在的位置并非宜居地带，其中没有人类感到既陌生又熟悉的“流浪的地球”。

为了寻找地球“失散多年的兄弟”，中国天文学家提出了不同的思路——近邻宜居行星巡天计划，该计划由中国科学院南京紫金山天文台提出，它能突破嘈杂的太空信号、巨大的亮度差别和空间分辨率的限制。

这个计划又被称为“觅音计划”，它的依据是如果行星围绕恒星运转，它就会使恒星产生周期性的小幅摆动，通过观测恒星位置的细微变化，排除恒星自身的运动之后，就可以推测出恒星周围是否有行星，并且能估算出行星的质量。这个计划可以不考虑嘈杂的太空信号带来的负面影响，也能够过滤掉类似木星那样的体积庞大、主要成分是气体的行星。

经过八年的技术沉淀，“觅音计划”现在已经进入实施阶段。要让“梦想照进现实”，需要在测量精度上达到微角秒，这相当于在地球上观测月球上的一枚硬币。为此，中国计划发射一颗测量天体的高精度望远镜，达到星际间微角秒级别的测量精度，这样就能以直接成像的方式发现和认证太阳系以外的宜居行星。这个望远镜的“小目标”是探测距离地球32光年范围内的约100颗恒星、50颗类地行星。

如今，中国在类地行星的观测上有了深厚的积淀，依托航空航天技术的飞速发展，相信在寻找宜居星球方面一定能够厚积薄发，不负众望。