中国科学家提出#寻找地球#2.0计划:拟探测距地球32光年的100个#恒星#

◎ 科技日报记者 金凤

宇宙中是否有其他生命的存在,又是否有适合人类居住的第二家园,千百年来,吸引科学家们将探索的目光投向宇宙更深处。

近日,记者从中国科学院紫金山天文台获悉,中国科学家们提出一项“近邻宜居行星巡天计划”(以下简称“CHES”),计划发射一个1.2 米口径的高精度天体测量空间望远镜,在日地拉格朗日L2点常规运行至少5年时间,拟探测距离地球约32光年的100个类太阳型恒星,期望发现首颗太阳系外宜居带“地球2.0”。这将是国际上首次专门在近邻类太阳型恒星周围寻找宜居类地行星的空间探测任务。

“就宇宙演化而言,我们无法预知地球环境在50-100年后会发生什么。我们试图探寻,宇宙中特别是太阳系近邻恒星周围是否存在其他宜居行星,进而探索这些行星上是否存在生命或高等文明。”中国科学院紫金山天文台研究员、“近邻宜居行星巡天计划”项目负责人季江徽告诉科技日报记者,科学家们希望通过执行这项计划,为寻找“地球2.0”带去一双慧眼。

将寻找与地球质量相当,处于宜居带的近邻行星

人类自1995年发现第一颗太阳系外的类木行星以来,已经发现并确认了5000多颗系外行星。这些行星大小不一、形态各异,涉及热木星、亚海王星、岩石行星、超级地球等类型。

2007年发现的Gliese 581c被认为是人类发现的第一颗在宜居带的类地行星。2016年,天文学家在距离地球最近的恒星——比邻星周围又发现了一颗位于宜居带的类地行星比邻星b,其最小质量为1.3个地球质量,公转周期仅为11.2天。

“太阳系内的宜居带在火星与金星之间,地球正好身处其中。”季江徽介绍,天文学家将行星系统中适合生命存在的行星轨道范围称为“宜居带”。

在“宜居带”内, 行星表面平均温度能够维持液态水稳定存在,因此可能拥有与地球类似的生命存在的条件。同时,这里的恒星辐射和活动性不会太强, 以免行星大气中的水分子、二氧化碳分子发生电离, 甚至剥离行星大气。

“目前发现的太阳系外宜居带类地行星约50颗,但它们的质量大部分是地球的几倍至十倍,相当于一个个‘超级地球’,它们绝大多数距离地球遥远,达上千光年。而且在发现的行星中,很多位于红矮星周围,红矮星表面温度低于3500开尔文,而且空间环境恶劣,会有强烈的耀斑,所以我们更关注距离地球约32光年类似太阳这样的恒星周围,有没有宜居带的‘地球2.0’。”季江徽说,CHES计划要找的“地球2.0”或者说“孪生地球”,就是和地球质量相当,轨道处于宜居带,大气或者表面可能有液态水来维持生命存在的行星。

“近邻宜居行星巡天计划”构想图。
“即使人类现在没有能力达到这些类地行星,也并不影响我们思考人类在宇宙中将何去何从,去发现是否还有与地球一样的行星。”季江徽表示。

能勾画系外行星轮廓的凌星法,难以给行星“称重”

在浩瀚的星空,地球是否是仅有的一颗有生命存在的孤独星球,吸引着各国科学家不遗余力地进行深空探测。他们在太空和地球,部署一个个“行星猎手”捕捉行星踪迹。

在太空中,美国的“开普勒”空间望远镜和“苔丝”卫星接棒探测系外行星,迄今共发现了3400多颗。

在地面,西班牙-德国的CARMENES项目,利用西班牙南部的3.5米口径望远镜,结合近红外观测与光学阶梯光栅光谱仪搜寻红矮星周围的类地行星;加拿大-法国-夏威夷望远镜开发的新型光谱偏振仪“SPIRou”和美国麦克唐纳天文台的“宜居带行星探测仪”则通过视向速度法在近红外波段寻找红矮星周围的宜居行星。

季江徽介绍,目前系外行星探测方法有凌星法、视向速度测量法、天体测量法、直接成像法、微引力透镜法等。其中大部分系外行星是通过视向速度测量法和凌星法发现的。

“近邻宜居行星巡天计划”构想图。
“在宇宙中大约73%的恒星为红矮星,由于红矮星有效温度低、宜居带距离主星近,质量和体积小,因此红矮星周围的行星易于被凌星法和视向速度法探测到。”季江徽解释,“凌星”指的是当行星从恒星前方经过时,会遮挡恒星发出的光,所以通过恒星亮度的周期性变暗可以追踪系外行星的凌星事件,这就好比金星凌日,金星从太阳表面缓慢移动时,把太阳的极小一部分挡住,太阳看上去就变暗了。凌星观测可以根据恒星光度的周期性变化,来推测系外行星的大小和轨道周期。但季江徽并不讳言,凌星法虽有效,但探测效率受限。

“首先,想看到凌星现象,对行星的公转轨道有特殊要求,行星需要正好通过恒星朝向地球的方向,几乎在观测者的视线方向;但行星的轨道是随机分布的,所以有的空间望远镜探测到的凌星的发生概率只有千分之五。其次,恒星光度减弱变暗,有可能是由于恒星的黑子或恒星活动等引起的,因此凌星法还需要地面其他探测方法证认。所以即便目前‘苔丝’观测到近4000个行星候选体,但能证认的只有200多颗行星。第三,凌星法仅能测出行星的半径,无法直接给出行星的质量,而行星质量是刻画地球2.0的关键参数。”季江徽说。

创新探测方法,CHES探测精度将达微角秒级

与苔丝等卫星采用凌星探测方法不同,CHES计划将采用空间微角秒级别的高精度天体测量法,精确测量一颗目标恒星和6-8颗参考恒星之间的微角秒级别的星间距,这一细微的变化反映了目标恒星因其绕转行星的引力扰动而引起的非常微小的摆动。

“通俗地说,如果一颗恒星周围存在行星,行星会使恒星产生一个小幅度的周期性摆动。排除恒星自身运动后,恒星摆动幅度越小,说明其周围行星的质量越小,反之亦然。通过观测恒星位置的微小变化,就能发现恒星周围是否存在宜居行星,并算出它们的真实质量和轨道参数。”季江徽说。

在浩瀚宇宙中探测“地球2.0”,需要一双明察秋毫的眼睛。季江徽表示,CHES的科学载荷是一台口径为1.2米、焦距为36米的高像质、低畸变、高稳定光学望远镜,可实现全视场近衍射极限成像。

系外行星艺术构想图。
根据计划,CHES空间望远镜将被送入日地系统第二拉格朗日点的Halo轨道,并在该轨道维持至少5年的稳定运行时间,期间将对100颗类太阳型恒星进行科学探测,其中每颗恒星观测不少于50次,预计发现约50颗类地行星。

CHES的探测精度将达到前所未有的微角秒级,季江徽打了个比方,“这相当于在地球上看向月球,分辨出放在月球上的一元硬币的边缘。”他说,CHES团队经过多年的努力,在微像素星间距测量等关键技术上取得了突破,可以满足宜居行星的探测精度要求。如果CHES得到立项,将是国际上首次利用高精度天体测量法专门寻找宜居行星的空间探测任务。

季江徽表示,这一任务除了探测宜居行星外,对于暗物质、黑洞等前沿科学研究也会作出相应的贡献。

如果CHES能成功 “捕捉”到这些类地行星的轨迹,如何判断它们会不会成为宜居的“天选之子”?季江徽解释,“除了判断行星的质量、是否宜居,还要看它们是否有水、氧气,看看这些行星与已经发现的行星有何差异等。”此外,生命的稳定存在还有许多其他条件,如以供生命产生的足够长的恒星和行星寿命,适宜的恒星光度、稳定的近圆行星轨道和自转倾斜度、合适的行星大气和行星磁场等。

距离地球32光年的宜居带类地行星,人类又如何能够抵达?季江徽畅想,“这首先需要星际航行能力的加持,例如飞行速度可能需要达到亚光速,此外也需要了解这些行星的分布情况,这需要对距离地球32光年的类太阳型恒星,进行全面‘星际普查’,为人类的未来发展拓展空间。”

【宇宙科普】

[星星]宇宙(Universe),泛指物质和时空。

现代宇宙学中的主流观点认为宇宙的起源,是起源于一次大爆炸,是在过去由一个密度极大且温度极高的状态演变而来的,并经过不断的膨胀达到的状态,这种观点被称为宇宙大爆炸理论或奇点大爆炸理论。

我们不知道什么原因引起了这次大爆炸。大爆炸发出的光线,还在向外传播。爆炸产生的气体和云团,舞动着,旋转着,聚集成胚胎时期的星系。

中文名:宇宙

外文名:Universe

别名:九天、星空、天外、太虚

分类:空间、时间、物质

平均密度:1*10^-28 千克/立方米

[星星]宇宙起源

宇宙是广袤空间和其中存在的各种天体以及弥漫物质的总称。宇宙起源是一个极其复杂的问题。现代天文观测证明它处于不断的运动和发展中。千百年来,科学家们一直在探寻宇宙是什么时候、如何形成的。许多科学家认为,宇宙是由大约138亿年前发生的一次大爆炸形成的。起初,无空间、时间,未知原因,空间开始暴涨式出现,振动使得物质诞生,这次大爆炸的反应原理被物理学家们称为量子物理。大爆炸使空间扩张,宇宙空间不断膨胀,温度也相应下降,后来相继出现宇宙中的所有星系、恒星、行星乃至生命。

[星星]直径和年龄

最新的研究认为宇宙的直径为1560亿光年,甚至更大。

可观测的宇宙年龄大约为138.2亿年。

[星星]星系分类

根据可反映星系发展状态的序列号对星系进行了分类,可以粗略地将星系划分出椭圆星系、透镜星系、漩涡星系、棒旋星系和不规则星系五种。

[星星]宇宙的成分

宇宙的23%由完全不知道起源的暗物质组成,73%由暗能量构成。宇宙这一真实的存在表明它必然存在自身的组织成分以及基本面貌,近年国内学者利用数理方法提出了一个体现宇宙成分量及之基本面的表达式:量项维物基,描绘了以空间…星分子原子粒子…声热光磁电力运动为核心的事物体系在宇宙结构层所起的关建作用,显示以空间…星分子原子粒子…声热光磁电力运动为体系的产物是形成宇宙物质和时空存在的基本要素。

对此大家有什么不同的看法吗?

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【试寻野菜炊春饭 探寻龙口传统野菜的新吃法】
  随着气温的攀升,转眼进入了阳春四月,休养了一冬的田地里,各种野草野菜开始生长。而这时,正是一年一度吃野菜的最佳时节,咱们龙口人最爱吃的荠菜、山马厩菜、苦丁菜、蒲公英、小野蒜、香椿、榆钱等,它们不仅富含各种营养,有的还具有药用价值,经过传统做法一烹,满是春天的味道。近年来,巧手主妇对传统做法不断创新,吃出了新花样、新口味。记者采访专业厨师,探寻传统野菜新吃法。
荠菜
  “三月三,荠菜当灵丹”,荠菜是咱们龙口人最熟悉的野菜了。
  荠菜营养丰富,清香诱人,含有丰富的蛋白质、糖类、胡萝卜素、维生素C以及人体所需的各种氨基酸和矿物质。其食用方法在众多野菜中最多了,荠菜饺子、荠菜汤、荠菜炒鸡蛋、凉拌荠菜,均鲜嫩爽口。
  大家最常吃的还属荠菜饺子了。鲜嫩的荠菜配上春韭菜和鲜猪肉,裹进绵软的面皮里,一包,鲜美可口的荠菜水饺就可以下锅了。
  老手艺还可以创出新吃法。东江街道庙马家村山里院子饭店负责人周晓媚为记者讲述了水汆荠菜丸子的制作方法:选取新鲜猪肉切块后剁成肉馅,焯水后的荠菜捞入清水中冰凉,挤干水分切碎备用,猪肉馅加葱、姜、盐等调味品,搅打上劲后加入荠菜再次搅打均匀。水烧至似开非开的状态时转小火,将制好的肉馅挤成丸子下入锅中煨熟,打净浮沫,再下入几棵荠菜。在汤盆中放入葱花、盐、鸡精、味精、胡椒粉、香油,加入丸子汤冲开,倒入汆好的丸子即可。
  山马厩菜
  山马厩菜,学名霞草,咱们龙口方言里将霞草称作“山蚂蚱菜”,一种很常见的美味野菜。
  山马厩菜营养丰富,适合做包子、饺子、馅饼、菜团子等美食,因为营养价值高,不仅含人体所必需的蛋白质、脂肪、碳水化合物、维生素、矿物质等营养成分,而且植物纤维更为丰富。与其他野菜不同的是,山马厩菜适应生长在地势相对高的山坡上,远离城市,无污染深受人们喜爱。正宗菜团子不添加小麦面粉,由于玉米面比较散,包起来不容易操作,可以适当添加小麦面粉,这样操作起来就相对容易得多。
  在吃的法则里,风味重于一切,创新吃法凉拌山马厩菜将这一点体现得淋漓尽致。“这道菜最重要的配料食材是花生。”周晓媚给记者讲起了这道菜的做法:将熟花生打成泥加进山马厩菜,加入盐、味精备用,将花椒皮、葱花和大蒜过油后取其油,残渣取出,油泼拌匀即可,这样的新吃法既保留原之原味,又不失特色。
  值得注意的是,食用山马厩菜前应先将其焯水后,放凉水中浸泡24小时,每隔12小时换一次水,去除苦涩味,才可烹调。
苦丁菜 蒲公英
  苦丁菜的嫩叶、根部可采食,生吃略带苦味,用开水烫一下,可减少苦味。苦菜可炒肉、做汤,或加些大豆粉做成小豆腐,亦可蘸面酱食用或麻酱拌苦菜,或苦菜水饺、苦菜包子等。
  蒲公英,龙口人也叫“婆婆丁”,主要功能是清热解毒,消肿利尿。其叶、花、茎、根全身是宝,均可食用。蒲公英焯过后生吃、炒食或做汤都可以,如海蜇皮拌蒲公英、蒲公英炒肉丝。
  苦丁菜、蒲公英最直接吃法是醮酱吃,将其择洗干净,蘸取小许豆腐渣酱、豆瓣酱、面酱,就玉米饼子或馒头吃起来,很下饭。这样不但能最大程度地保留营养成分,还能真正品尝到它的鲜味。
  蒲公英不仅可以吃,还可以发挥其养生药用价值。和绿茶、甘草、蜂蜜等一起调成清热解毒、消肿的蒲公英绿茶,正好缓解春季人体的浮躁上火之感。
  创新吃法中,苦丁菜拌的“小豆腐”首屈一指,把择洗干净的苦菜用开水焯一焯,剁成碎段,也可整棵下锅,先爆锅添水烧开后,投放苦丁菜再拌上豆面,煮熟后盛出,便是一道不错的特色小吃。
小野蒜
  小野蒜像极了小葱芽。小野蒜又名薤白、理蒜。它的茎叶长得很像蒜,也有葱﹑蒜的味道。其作用是通阳化气、开胸散结,抑制高血脂病人血液中过氧化酯的升高,防止动脉粥样硬化。
  小野蒜吃法有生吃蘸酱、拌豆腐,或熬粥。但热爱美食的龙口人从来没有把自己束缚在一张乏味的食品清单上,人们怀着对食物的理解,在不断地尝试中寻求着转化的灵感,最终创新了小野蒜泡菜新吃法。
  制作方法有点类似辣白菜,把小野蒜洗净沥干水分,加少量食盐腌制15分钟。蒜蓉、辣椒面、酱油、白糖搅拌均匀,腌制30分钟,制成蒜蓉辣酱。把腌好的小野蒜挤净水分,再加入之前腌制好的蒜蓉辣酱拌匀,腌制2小时以上,就是一道可口的下饭菜。
香椿
  香椿是名副其实的“十全蔬菜”,含有人体所需的蛋白质、脂肪,维生素C,钙、磷、铁等多种矿物质。中医认为,香椿味苦性寒,能清热解毒、抗菌消炎,可健脾开胃,增加食欲。
  作为时令名品,香椿吃法很多,可以凉拌、入汤、烹炒、油炸、腌制等,如凉拌香椿、香椿拌河粉、香椿豆腐汤、香椿炒鸡蛋、炸香椿鱼、腌香椿等,别具风味。最简单也最好吃的要属腌香椿芽了,嫩绿色的香椿芽,用盐腌制、揉搓一番,待其入味之际,每餐端上一小碟,开胃又下饭。
  美味一如既往,做法推陈出新。周晓媚给记者介绍了一种创新吃法:香椿拌猪耳。“这道菜可谓是运用了最原始的食材,最新颖的吃法了。”周晓媚介绍道,这道菜准备的香椿不切段、不切末,一定要是整棵香椿芽才好。焯完水的香椿芽挤干水分,加上醋、蒜末、味精、盐和香油,拌上切好的猪耳,一道美味营养的菜肴就可以上桌了。
榆树钱
  “东家妞,西家娃,采了榆钱快回家。”又到吃榆树钱的时节了,榆钱脆甜绵软,清香爽口,是龙口人记忆中的美食。
  首当其冲的做法是蒸榆钱。榆钱洗净沥干水分,放适量的豆面和玉米面,大约比例是8:1:1,加上葱姜蒜调味品搅拌均匀,放蒸锅蒸熟,约开锅15分钟即可食用;再者,榆钱饼,用蜂蜜和牛奶做的甜口的饼子,大家也可以尝试一下。
  一门手艺的生命力,正是对传统的继承和升华,原汁原味的经典美食,更触动心灵。创新后的榆钱儿窝窝就延续了这种情怀,将经典美食在新时代得以融合。将榆钱清洗干净,沥干水,把玉米面、小米面、黄豆面、盐放入盆中,混合搅拌均匀。相比之前,创新做法还加入了适量牛奶和蛋清,增加其软糯口感;然后分次倒入水,用筷子搅拌,加入榆钱,用手和成团,盖保鲜膜,静置20分钟;手上沾水,抓起一把面团,先捏成锥形,然后在底部戳洞,把窝窝的侧面捏得厚薄一致,即成窝窝坯子。锅中加足量水,将做好的窝窝生坯放刷过油的蒸屉上,加盖,开大火蒸20分钟即可。


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