引力透镜|宇宙“长征”计划:寻找“地球2.0”


浩瀚宇宙 , 人类除了地球之外 , 还能找到第二个可以星际移民的家园吗?对于宇宙的想象 , 人类从未停止探索 , 二十年前 , 抱着这样的疑问 , 天文学家设计了开普勒太空望远镜 , 开展对宇宙的行星普查 , 希望找到和地球相似的绕着类太阳恒星周围的宜居行星 , 即地球2.0;但受限于此前的技术和对银河系其他恒星的认识 , 那些遥远的地球2.0的行星信号总是如此微弱 , 以至于人类未能发现它们的存在 , 更无法解读它们的奥秘;随着科技的进步 , 科学家们终于将目光再次投向遥远的太阳系外的地球2.0行星 。
根据4月12日英国《自然》杂志网站报道指出 , 中国正在计划的、名为地球2.0的任务有望改变这种状况 。
按计划 , 这项名为地球2.0的任务将由中国科学院资助 。 根据项目负责人、中国科学院上海天文台葛健教授介绍 , 目前该团队进入了工程立项论证的第二阶段 , 正在完成科学卫星的概念设计和关键技术攻关;如果技术论证得以在今年6月完成并通过最终专家评审 , 任务小组将进入工程阶段开始建造卫星 , 这颗卫星将于2026年底前 , 随着长征火箭进入宇宙 , 开始它的漫长征途 , 并于2027年夏天开始科学观测 , 开始搜寻第一颗在类日恒星宜居区内运动的类地行星的征程 。
而天文学家认为 , 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 。
弥补开普勒遗憾:
微引力透镜望远镜有望巡天
迄今为止 , 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 。
开普勒卫星打开了观察宇宙的大窗口 , 这颗于2009年发射升空的望远镜 , 在运行的短短四年内就单枪匹马地发现了近三千颗系外行星 , 大大颠覆了人类对于系外行星世界的认知 。 开普勒计划的核心目标是发现绕着类日恒星运行的宜居类地行星 , 遗憾的是 , 在开普勒望远镜发现的系外行星中 , 只有一些是围绕小型红矮星运转的类地岩石天体 , 但没有一颗绕类日恒星的地球2.0 。
不过开普勒的失败也给了后来者两个经验:第一 , 恒星不恒 。 恒星表面大气复杂多变 , 使得其亮度不稳定 , 以至于开普勒捕捉到的信号也存在闪烁不定的情况;第二 , 探测时间 。 开普勒在运行四年之后 , 曾出现两个反作用轮连续失灵的问题 , 无法再继续观测同一个天区的恒星目标并希望以此发现极其微弱的地球2.0的信号 。 在运行9年后 , 开普勒太空望远镜于2018年耗尽燃料不再继续观测 , 最终成了游荡在太阳系的孤胆英雄 。
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·克里斯蒂安森表示 , 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 。 中国在寻找系外类地行星方面虽处于起步阶段 , 也一直不曾停止探索 , 并取得了一定的成绩:如由南大谢基伟教授牵头 , 使用我国LAMOST望远镜对开普勒的行星候选者的光谱研究发现热海王星的新种群的原创工作;由清华大学毛淑德教授牵头 , 利用和韩国的KMTNet团队合作 , 发现了几颗质量最小的冷行星和流浪行星;上海天文台的青年引进人才邓洪平和李亚平博士 , 在类地行星的行星形成理论方面也做出一些原创的工作等 。
地球2.0计划 , 是中国空间科学又一次的大胆的系外行星搜寻的尝试 。 该项目是中科院战略先导支持的空间科学卫星的背景型研究 , 目标是发射一个到日-地拉格朗日L2点处的、由6台凌星望远镜和1台微引力透镜望远镜载荷的科学卫星 。 根据葛健介绍 , 这颗卫星上安装的6台凌星望远镜将在接下来的4年开展凌星行星巡天 , 希望能发现约5000颗类地行星 , 其中包括10多颗和地球相似的地球2.0行星 , 即绕着类太阳宜居轨道上地球大小(0.8~1.25地球半径)的行星;另1台微引力透镜望远镜将同时开展微引力透镜巡天 , 希望能发现上千颗冷行星和流浪行星 。