迄今為止，人類一共發(fā)現(xiàn)了超過5000顆系外行星，不過我們看到的新聞都是來自于國外的。這樣的歷史即將告一段落，我國也將發(fā)射自己的太空望遠鏡，尋找宇宙中的第二個地球了！

據(jù)中科院紫金山天文臺的消息，我國科學(xué)家最近提出了“近鄰宜居行星巡天計劃”（以下簡稱“CHES”），希望能夠?qū)ふ?2光年內(nèi)的系外行星，而且是類似于地球的巖石行星！

我們知道，在已經(jīng)發(fā)現(xiàn)的幾千顆系外行星中，大部分都是巨大的氣體行星，這是因為越大的行星越容易被發(fā)現(xiàn)?？蓡栴}在于，氣體行星是不適宜生命居住的，沒有穩(wěn)定的固體表面，生物分子都沒有辦法穩(wěn)定結(jié)合，怎么能孕育生命呢？因此，如果我們想要尋找宜居行星，那么一定是體積比較小的巖石行星。

體積小，意味著更難以發(fā)現(xiàn)。不過，我國科學(xué)家藝高人膽大，提出了CHES這個項目，希望能夠在銀河系中找到“地球2.0”。

中國科學(xué)院紫金山天文臺研究員季江徽是“近鄰宜居行星巡天計劃”的項目負(fù)責(zé)人，他介紹說，我們將要發(fā)射一臺太空望遠鏡，專門尋找系外行星。國外已經(jīng)有很多專門尋找系外行星的太空望遠鏡了，比如NASA的開普勒望遠鏡和TESS衛(wèi)星等；我國也計劃了其他的太空望遠鏡，比如明年發(fā)射的巡天光學(xué)艙，但這將是一臺全新的太空望遠鏡。

據(jù)介紹，該望遠鏡的口徑為1.2米，具有非常高的分辨率。CHES的目標(biāo)，就是尋找地球周圍32光年內(nèi)的類地行星。

那么，CHES到底是通過什么方法尋找系外行星呢？

我們介紹過，人類發(fā)現(xiàn)系外行星的方法有很多，其中兩種最常用，那就是凌日法和徑向速度法。所謂的凌日法，就是系外行星運行到宿主恒星和地球之間時，會導(dǎo)致恒星亮度短暫下降的現(xiàn)象，我們可以借此發(fā)現(xiàn)系外行星。徑向速度法指的是系外行星的引力拖動宿主恒星輕微擺動時，會導(dǎo)致其光譜出現(xiàn)多普勒效應(yīng)，從而被科學(xué)家發(fā)現(xiàn)。

不過，這兩種方法都不是CHES要利用的原理，我國科學(xué)家希望利用另一種手段來尋找系外行星，這種方法叫作天體測量法。

天體測量法的原理并不難，其本質(zhì)也是通過系外行星對宿主恒星的拖動效應(yīng)進行觀測，這一點和徑向速度法相同。不過，徑向速度法是根據(jù)恒星擺動時光譜發(fā)生的紅移或藍移判斷系外行星的存在，而天體測量法是直接觀測恒星在空間上的位置變化。也就是說，天體測量法要更加直接一點。

不過，這種方法在二十多年的時間里極少被使用，僅有很少的系外行星是通過這個方法發(fā)現(xiàn)的，截至2016年，僅有HD 176051 b這一顆系外行星是通過天體測量法發(fā)現(xiàn)的。

為什么會這樣呢？原因很簡單，因為這樣的觀測太難了。

我們知道，盡管行星的質(zhì)量比恒星小得多，但也足以拖動恒星在空間中擺動。以太陽系為例，木星的質(zhì)量僅有太陽的1/1000左右，但它的引力足以將太陽系的質(zhì)心最多拖出太陽表面幾十萬公里！這是這樣的引力作用，成為了天體測量法和徑向速度法能夠被人類利用的基礎(chǔ)。

但是，銀河系中的恒星距離我們都太遙遠了，最近的比鄰星在4.22光年以外，遠一點的在幾十、幾百甚至幾千光年以外。在這么遠的距離下，幾十萬公里的變化幾乎等于不存在。這就是天文觀測中最重要的一個參數(shù)：分辨率。

我做過一個比喻，假設(shè)尋找系外行星是一個人計算自己每天走多少步一樣，徑向速度法相當(dāng)于借助手機軟件來統(tǒng)計，簡單快捷；天體測量法類似于自己數(shù)數(shù)，雖然準(zhǔn)確一些，但難度更大。

因此，天體測量法的要求是比較高的，一是儀器精度要足夠高，二是觀測時間足夠長，三是系外行星的質(zhì)量足夠大并且軌道足夠遠。

根據(jù)我國科學(xué)家的介紹，CHES將會達到前所未有的微角秒級觀測精度。季江徽比喻說：“這相當(dāng)于在地球上看向月球，分辨出放在月球上的一元硬幣的邊緣?！?/p>

我國之所以敢于采用天體測量法，得益于CHES團隊多年以來在微像素星間距測量等關(guān)鍵技術(shù)方面的鉆研與突破，這在全球范圍內(nèi)也將是人類首次利用高精度天體測量法專門尋找宜居行星的空間探測任務(wù)！

據(jù)介紹，CHES太空望遠鏡將會被送到150萬公里外的第二拉格朗日點，在這里，它不需要額外的動力就可以長時間保持和地球之間不變的相對位置，并且不會被太陽光干擾。

該望遠鏡的設(shè)計壽命是5年，在這5年的時間里，它會對100顆類太陽恒星進行觀測，其中每顆恒星的觀測次數(shù)都不少于50次，也就是天體測量法的第二條比較高的要求。

它不僅會觀測目標(biāo)恒星，還會觀測它背后的其他恒星，以這些恒星作為固定的背景板，才能判斷目標(biāo)恒星是否出現(xiàn)微弱的位置變化。只要排除恒星自己的移動的可能性，就能判定這種變化是來自于它周圍的行星了。這種變化的幅度能夠幫助科學(xué)家推測行星的質(zhì)量，這是凌日法所不具備的優(yōu)勢，而行星的質(zhì)量決定了它是固體行星還是氣體行星。

根據(jù)我國科學(xué)家的預(yù)想，CHES將能夠發(fā)現(xiàn)大約50顆類地行星。至于這些類地行星到底適不適合生命存在，還需要更多的觀測和分析。這些分析需要留到未來才能解決，但前提是我們得先發(fā)現(xiàn)這些行星的存在。

季江徽介紹，CHES項目不僅能夠?qū)ふ翌惖匦行?，甚至還能探測宇宙中的暗物質(zhì)和黑洞等最前沿的天文難題，這對于人類在這些領(lǐng)域的發(fā)展也至關(guān)重要。