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。”

情侣之间有无夫妻相,首先参考条件是眉眼,眉眼越像越有夫妻相,夫妻关系会和谐美满,两位眉毛被头发遮挡一半。额头是次之条件,额头反应年少的经历和出身,额头不一致反应的是两个人少年及青年的经历及出身完全不同,学业事业运程不一,以后会不会因为外力分道扬镳等。两位额头完全看不出来。最后看耳朵的大小是不是一样,以后在组成家庭会不会出现意见和生活观念不一致,也就是容易吵架拌嘴等,而女生耳朵彻彻底底看不到,眉眼相似是大条件,额头不一样是次要条件,你们两位三个重要的地方全部不清楚[摊手]不过两位中庭和下庭不错,35岁后不缺钱花,晚年也比较有福气。

30年前,洛阳机车厂重建,因挖出一件诡异的器物,考古专家赶到一看,倒吸一口凉气,惊呼:太神秘了,这不是外星人吧。迅速地将怪异的雕像包裹着请回博物馆。是什么让他们如此惊慌?这件东西到底有什么用,为何至今专家都争论不一?

原来当时的洛阳东郊,洛阳机车厂改建另作其他用途,在改建挖土的时候,工人无意中挖出了一座古墓,因为洛阳是古都,发现文物是很正常的事,工人也见惯不怪了。

工人闻讯过来一看,七嘴八舌地说,要不赶紧给博物馆处理吧,这东西可不能乱碰。立即就汇报了上去。

考古工作人员当时赶到现场,估计是发现了古墓,经过初步的勘探是东汉时期的古墓,本来以为就是个普通的古墓,可是在古墓中,考古队却发现一尊很诡异的青铜器,这件青铜器造型有点邪乎,当时工作人员心里看了都一咯噔,古代怎么还有这玩意。

工作人员把雕像左看右看后,才反应过来,倒吸一口凉气,惊呼太不可思议了,立刻让人带回博物馆,并且让大家赶紧停下来,请来了自己的师傅,让他来看看情况。

由此围绕这件诡异的雕刻,终于重见天日,而在考古专家对它的研究过程中,竟然还牵扯到了上古的《山海经》。

那么这是一件什么样的青铜器,原来这件器具,是一件青铜雕刻人像,它并不是很高很大,却很独特。这座青铜小型雕像,高约 15.5 CM,底径9.5 CM,重 1495 克,通体用鎏金做成,制作工艺精美而复杂,它呈跽坐状,奇怪的是,它的双手合抱一个方形的盒子。

诡异之处,它背上长出了两只大翅膀,在当时这种青铜器非常少见,更重要的就是,这座羽人雕像,面目奇特,大耳朵,深目还有高鼻,下颌还储于短须,面带微笑,发型还是披于脑后,身穿束带紧身长衣,整体的造型,和我们了解古代中原人的外貌差别很大。

精美的地方,就是它肩后的双翅,刻画的线条和羽纹、卷草纹和云气纹非常的细致。最让考古专家琢磨不透的,就是它的双手所持器具内部中空,到底做何用,装什么东西,虽然搞不懂,但是看上去显得华丽奇幻。

那么羽人是不是外星人,

专家翻阅了大量资料后,羽人最早出现于《山海经》中,也称羽民。在山海经中,羽人有个特异的地方,就是除了有双翅外,还有两只比头顶还长得的大耳朵,而在汉代的《长歌行》提到过羽人:
“仙人骑白鹿,发短耳何长。导我上太华,揽芝获赤幢。来到主人门,奉药一玉箱。主人服此药,身体日康强。发白复更黑,延年寿命长。”

诗中描绘的形象短发长耳,与出土文物中的羽人形象基本一致。洛阳铜羽人所持的筒形器物是否为诗中提到的药盒,目前尚无充分证据。

那么古人为何想像出,人和飞禽结合的形象呢?是古代曾经有过,还是羽民来自外太空?

这种人和飞禽组合的“羽人”形象,其实出现在先秦时期,在汉代诸多考古发现中,在许多的汉代墓室壁画中、画像砖石中,都能够找到它们的形象,这和汉代流行的思想有关。可是为何它的外貌长的和中原人不同呢?

主要是当时汉通西域后,外域人士比起中原人,因为“面目奇异又擅长各种幻术杂技”,所以有些雕刻就会,用其容貌和异域人物的特征,它在一定程度上反映了中原与外来地区的联系,以及彼此之间的文化交流与融合。

汉朝的人为何热衷于羽人呢?

其实这和当时的思想有关,古人想,仙人就要懂得飞,要飞上天就需要羽翼。而后世中的什么御剑飞行,还有腾云驾雾还没处理,所以一时期的诸多文献和考古材料中,常出现一种肩生双翅,面貌独特的形象——“羽人”。

而汉代羽人,对于民间来说还有三项神圣使命,即:

一、走的时候来接引和赐仙药;
二、帮助善人长寿;
三、帮助人们辟不祥。

为何后世再没及见到它们的形象了呢?

主要后来释门的思想渐渐深入人心,它们的造型逐渐变化,后来演变为飞天和天人等形象。

不过最让考古专家争议不断的,还是它抱着的中空器具,因为上方无盖,正面还有繁杂的花纹,后面有个圆筒,到底用来干什么的,众说纷纭,但是肯定这件铜羽人应该还有其他配饰,或者可以插在其他东西上,也有游客在博物馆脑洞大开地想,会不会是古人的放遥控器的器座。

这件鎏金铜羽人在工艺上,不但采用复杂的鎏金工艺,还用贵重的金丝银镶嵌工艺,加上独特的造型,给人一种神秘无比的感觉,至今它还紧紧的抱着方盒子,在洛阳博物馆在等待。

大家如果有兴趣可以去洛阳博物馆看看和研究一下它。 https://t.cn/R2Wxnht


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