在将机器人送上月球、登陆火星并建立自己的空间站之后，中国现在正将目光投向遥远的太阳系。本月，科学家们将公布该国首次发现系外行星任务的详细计划。

该任务的目标是调查银河系其他部分太阳系外的行星，目标是找到第一颗在类似太阳的恒星的宜居带运行的类地行星。天文学家认为，这样一颗被称为“地球2.0”的行星将具备适合液态水——甚至可能是生命——存在的条件。

银河系中已经发现了5000多颗系外行星，其中大部分是由美国宇航局的开普勒望远镜发现的，该望远镜使用了9年，直到2018年燃料耗尽。其中一些行星是类似地球的岩石状天体，围绕着小型红矮星运行，但没有一颗符合“地球2.0”的定义。

位于帕萨迪纳市的加州理工学院NASA系外行星科学研究所的天体物理学家杰西·克里斯蒂安森(Jessie Christiansen)说，用目前的技术和望远镜，当它们的主恒星质量是地球的100万倍、亮度是地球的10亿倍时，很难找到类似地球的小型行星的信号。

中国的“地球2.0”计划希望改变这一现状。它将由中国科学院资助，目前正在完成早期设计阶段。如果这些设计在6月通过一个专家小组的审查，任务团队将获得资金开始建造卫星。该团队计划在2026年底前用长征火箭发射该航天器。

七眼

“地球2.0”卫星将搭载7个望远镜，对天空进行为期四年的观测。六台望远镜将一起工作来观测天鹅座-天琴座，开普勒望远镜也曾探测过这片天空。“开普勒领域是一个唾手可得的果实，因为我们从那里获得了非常好的数据，”中国科学院上海天文台负责地球2.0项目的天文学家戈健说。

这些望远镜将通过探测恒星亮度的微小变化来寻找系外行星，这些变化表明有行星从其前方经过。同时使用多个小型望远镜可以让科学家比单一的大型望远镜(如开普勒)获得更广阔的视野。“地球2.0”的6架望远镜将在一片500平方度的天空中观察约120万颗恒星，这是开普勒望远镜视野的5倍宽。与此同时，与NASA的凌日系外行星勘测卫星(TESS)相比，“地球2.0”将能够观测到更暗、更遥远的恒星。

“我们的卫星在天空观测能力上可以比美国宇航局的开普勒望远镜强大10-15倍，”葛说。

这颗卫星的第七个仪器将是一个引力微透镜望远镜，用于观测流浪行星——不环绕任何恒星运行的自由漫游天体——和远离恒星的系外行星，类似于海王星。当行星或恒星的引力使它经过的背景恒星的光发生扭曲时，它将探测到星光的变化。该望远镜将瞄准银河系的中心，那里有大量的恒星。如果发射成功，这将是第一个从太空运行的引力微透镜望远镜，葛说。

“我们的卫星基本上可以进行普查，确定不同大小、质量和年龄的系外行星。这次任务将为未来的研究提供一个很好的系外行星样本集合，”他说。

数据翻倍

美国宇航局于2009年发射了开普勒望远镜，旨在发现银河系中类地行星的常见程度。为了确认系外行星是类地行星，天文学家需要测量它绕太阳公转所需的时间。这类行星的轨道周期应该与地球的轨道周期相似，大约每年经过它们的太阳一次。位于图乌姆巴的南昆士兰大学(University of Southern Queensland)的天体物理学家切尔西·黄(Chelsea Huang)说，科学家需要至少三次凌日才能计算出精确的轨道周期，这需要大约三年的数据，如果有数据空白，有时需要更多时间。

但开普勒任务进行了四年后，该仪器的部分部件出现了故障，导致该望远镜无法在很长一段时间内盯着天空的一块区域。作为“地球2.0”团队的数据模拟顾问，黄说，开普勒即将找到一些真正的类地行星。

有了“地球2.0”，天文学家可以再获得四年的数据，当这些数据与开普勒的观测相结合时，可以帮助确认哪些系外行星是真正的类地行星。“我对重返开普勒领域的前景感到非常兴奋，”克里斯蒂安森说，他希望研究“地球2.0”的数据，如果这些数据可以获得的话。

葛希望能找到12颗“地球2.0”行星。他说，他计划在收集到的数据一到两年内发表。他说:“将会有大量的数据，所以我们需要尽可能多的人手。”该团队已经有大约300名科学家和工程师，其中大部分来自中国，但葛希望世界各地有更多的天文学家加入。“地球2.0是更好的国际合作的机会。”

欧洲航天局也在计划一项系外行星任务——被称为行星凌日和恒星振荡(PLATO)——计划于2026年发射。PLATO的设计有26个望远镜，这意味着它将拥有比地球2.0大得多的视野。但这颗卫星将每两年转移视线，观察天空的不同区域。

本文已获许可转载第一次出版2022年4月12日。