在将机器人送上月球、将它们降落在火星上并建立了自己的空间站之后，中国现在正将目光投向遥远的太阳系。本月，科学家将发布该国首次发现系外行星任务的详细计划。
该任务的目标是在太阳系之外的银河系其他区域勘测行星，目标是找到第一颗像太阳一样在恒星宜居带中运行的类地行星。天文学家认为，这样一颗名为地球 2.0 的行星将具备液态水存在的适宜条件，并有可能存在生命。
在银河系中已经发现了 5000 多颗系外行星，其中大部分是通过 NASA 的开普勒望远镜发现的，该望远镜在使用 9 年后于 2018 年耗尽燃料。其中一些行星是围绕小型红矮星运行的岩石类地天体，但没有一颗符合地球 2.0 的定义。
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加州理工学院帕萨迪纳分校的 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，使用当前的技术和望远镜，当它们的主恒星重一百万倍且亮十亿倍时，很难找到小型类地行星的信号。
这项名为地球 2.0 的中国任务希望改变这种状况。它将由中国科学院资助，目前正在完成其早期设计阶段。如果设计通过了 6 月份专家组的审查，任务团队将获得资金开始建造卫星。该团队计划在 2026 年底之前使用长征火箭发射航天器。
七只眼睛
地球 2.0 卫星的设计目的是携带七架望远镜，对天空进行为期四年的观测。其中六架望远镜将协同工作，勘测天鹅座-天琴座星系，这与开普勒望远镜搜索的天空区域相同。“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的地球 2.0 任务负责人、天文学家葛健说。
望远镜将通过探测恒星亮度的微小变化来寻找系外行星，这些变化表明有一颗行星从它前面经过。将多个小型望远镜一起使用，使科学家能够获得比开普勒这样的单个大型望远镜更宽广的视野。地球 2.0 的 6 架望远镜将一起凝视大约 120 万颗恒星，覆盖 500 平方度的天空区域，这大约是开普勒视野的 5 倍。与此同时，与美国宇航局的凌日系外行星巡天卫星 (TESS) 相比，地球 2.0 将能够观测到更暗淡、更遥远的恒星，后者是对地球附近的明亮恒星进行巡天。
葛健说：“我们的卫星在天空勘测能力方面可以比 NASA 的开普勒望远镜强大 10-15 倍。”
该卫星的第七个仪器将是一个引力微透镜望远镜，用于勘测流浪行星——不围绕任何恒星自由漂浮的天体，以及远离其恒星的类似海王星的系外行星。当行星或恒星的引力扭曲其前面经过的背景恒星的光线时，它会检测到星光的变化。该望远镜将瞄准银河系的中心，那里有大量的恒星。葛健说，如果成功发射，这将是第一个在太空中运行的引力微透镜望远镜。
“我们的卫星基本上可以进行一次普查，识别出不同大小、质量和年龄的系外行星。该任务将为未来的研究提供良好的系外行星样本集合，”他说。
数据翻倍
NASA 于 2009 年发射了开普勒望远镜，目的是找出银河系中类地行星的常见程度。为了确认一颗系外行星是否是类地行星，天文学家需要测量它绕太阳运行所花费的时间。此类行星的轨道周期应与地球相似，并且大约一年一次凌日。澳大利亚南昆士兰大学图文巴分校的天体物理学家切尔西·黄 (Chelsea Huang) 说，科学家至少需要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，如果有数据缺口，有时则需要更多。
但是在开普勒任务的第四年中，仪器的某些部件出现故障，导致望远镜无法长时间凝视天空的某个区域。黄说，开普勒正处于发现一些真正类地行星的边缘，他曾作为数据模拟顾问与地球 2.0 团队合作过。
有了地球 2.0，天文学家可以获得另外四年的数据，当与开普勒的观测数据结合使用时，可以帮助确认哪些系外行星是真正的类地行星。“我非常期待回到开普勒的观测领域，”克里斯蒂安森说，他希望研究地球 2.0 的数据（如果这些数据可用的话）。
葛健希望找到十几颗地球 2.0 行星。他说，他计划在数据收集后一两年内公布这些数据。“会有很多数据，所以我们需要所有能够提供帮助的人，”他说。该团队已经拥有大约 300 名科学家和工程师，他们主要来自中国，但葛健希望世界各地有更多的天文学家加入。“地球 2.0 是加强国际合作的机会。”
欧洲航天局也在计划一项系外行星任务——名为行星凌日和恒星振荡 (PLATO) ——计划于 2026 年发射。PLATO 的设计有 26 架望远镜，这意味着它将比地球 2.0 拥有更大的视野。但是，该卫星将每两年转移一次视线，以观测天空的不同区域。
本文经许可转载，并于 2022 年 4 月 12 日首次发布。