银河系中大海捞针 寻找未来家园

《流浪地球2》热映，现实中也有个“地球2.0”项目

　　当“太阳危机”即将来袭，人们不得不“带着地球去流浪”——电影《流浪地球2》中的想象也带给我们一个疑问：在遥远的宇宙深处，我们可以寻找到“第二家园”，让地球不需“流浪”吗？事实上，一群科学家和工程人员已经开始着手“地球2.0”计划，他们将对银河系类地行星进行“普查”，寻找下一个人类家园。

　　“寻找‘地球2.0’不只是为了能有新的‘避难所’，更是满足人类的好奇心，找到‘地球2.0’，确定上面有生命，甚至有智慧生命，就能最终回答‘我们是否是宇宙中唯一智慧生命’的人类基本问题。”
　　“我们会开始星际航行，向这些有生命的地球2.0上送去探针，对她们开展仔细的研究。如果有高等智慧生命，可能会试图和她们对话、取得联系等。

　　“茫茫宇宙中，迄今所知唯一拥有生命的行星——地球，是不是唯一孤独的存在？在遥远的宇宙深处，真的有“流浪地球”吗？
　　来自中国科学院上海天文台、微小卫星创新研究院、上海技术物理研究所、西安光学精密机械研究所、中国科学技术大学以及国内外80多所大学和研究所的400多位科研人员，在中科院战略先导项目“地球2.0”支持下，拟对银河系类地行星进行“普查”，正开展“地球2.0”的卫星和载荷的设计和仿真研究以及关键技术攻关。

不只是为了能有新的“避难所”
　　中科院上海天文台讲席教授葛健是“地球2.0”项目负责人。在他看来，项目的核心目标，是发现位于不同轨道上的大量类地行星样本，包括发现第二个“地球”——处于类太阳恒星的宜居带内、地球大小（0.8至1.25地球半径）的行星。
　　“寻找‘地球2.0’不只是为了能有新的‘避难所’，更是满足人类的好奇心，找到‘地球2.0’，确定上面有生命，甚至有智慧生命，就能最终回答‘我们是否是宇宙中唯一智慧生命’的人类基本问题。”葛健说，同时在银河中发现处于不同演化阶段的“地球2.0”，也可以帮助我们了解地球的过去和未来、形成和演化。
　　在茫茫银河系中，寻找另一个地球，犹如“大海捞针”。它需要空间超高精度测光的凌星技术，地面超高精度的视向速度测量技术，地面或空间大型望远镜的光谱仪技术以及空间高分辨率、高对比度成像技术相结合。在葛健的描述中，这一动作被分解为四步：定位“候选者”-分析成分-拍个高清照-长期观测。
　　近20年来，系外行星研究极速发展和关键技术逐渐成熟，已经将人类推到了发现“第二个地球”的关键路口。尤其是“凌星法”和“微引力透镜法”观测，对小质量行星探测具有高度敏感性。
　　“地球2.0”项目将首次结合这两种先进的观测方法，自主研制6台30cm口径、500平方度广角凌星望远镜和1台35cm口径、4平方度的微引力透镜望远镜，通过搭载在科学卫星上，发射到日-地拉格朗日L2点处，利用超大视场和超高精度的光学测光，对银河系内类地行星进行大规模普查。
　　“我们会开始星际航行，向这些有生命的地球2.0上送去探针，对她们开展仔细的研究。如果有高等智慧生命，可能会试图和她们对话、取得联系等。”葛健说，人类走出地球是必然的一步，关键要看能走多远。

宇宙中是否有流浪行星？
　　如果有一天，地球不得不踏上“流浪”之旅，是否能在茫茫宇宙中遇到“同病相怜”的天体？
　　《流浪地球2》科学顾问、中国科学院国家天文台研究员苟利军介绍，在宇宙中，有一类不环绕任何恒星公转的行星，即流浪行星。目前，人类已经探测到约100颗流浪行星，体积较大的约为木星的十几倍，较小的则接近地球。
　　“根据现在的了解，流浪行星产生的方式可能有两种：一种是它们本身形成的时候就只有行星本身。而另外一种可能性，就是该行星是从恒星系统当中被‘抛射’出来的。”苟利军举例，如果一颗较大的恒星在太阳系附近，就有可能在引力的作用下，使太阳系最外侧的行星偏离原有轨道，并最终脱离太阳系。
　　《流浪地球2》科学顾问、中国科学院物理所研究员梁文杰则提供了另一种假设：大的恒星在演化末期会经历一次剧烈爆炸，即超新星爆发，并抛射出大量的星际物质。“恒星附近的行星就可能在此时被抛出原有的轨道，变成一颗颗流浪行星。”
　　近年来，随着观测技术的提高，流浪行星不断被人类发现。2018年8月，美国科学家证实，一颗质量约为木星12倍的行星在距离地球约20光年的地方独自流浪，并不依附于任何恒星，是使用射电望远镜发现的首颗流浪行星。
　　2020年，美国和波兰天文学家在《天体物理学杂志快报》撰文指出，他们借助微引力透镜，可能发现了迄今已知最小的流浪行星，其“体重”约为地球的10%。
　　“流浪行星不发光，所以很难被探测到，它们被发现往往缘于一个偶发事件，所以被探测器关注的时间非常短暂，这也导致了目前人们对流浪行星的研究十分有限。”苟利军表示，根据目前人类的技术水平，尚无法判断流浪行星上是否有生命。
　　梁文杰分析，生命的存在除了需要构成生命体的元素，例如氨基酸、碳、氢等物质，还需要适宜的温度。“宇宙的演化有时会将一些有机物抛射到星体上，而有机物存活，需要适宜的温度。流浪行星不发热，也没有恒星为其提供热量，所以会不断降温，直至降低到宇宙最低温度，这样的低温是很难孕育生命的。”梁文杰说。

延伸阅读
电影中的“太阳氦闪”到底是什么？
　　看过《流浪地球2》的人应该都不会对“氦闪”感到陌生，这是电影中人类决定“流浪”的关键。
　　“太阳之所以会发光，是因为太阳核心正在发生核反应，那里的氢通过聚变合成氦，这个过程会逐渐消耗氢，继而导致太阳核心的坍缩。同时，太阳核心之外的包层在高压强下发生膨胀。”南京大学天文与空间科学学院教授陈鹏飞告诉记者，“当以氦为主要成分的太阳核心逐渐收缩时，其温度也越来越高。当温度达到约1亿摄氏度时，氦会被点燃，大量的氦在几分钟内完成聚变反应，释放的能量很巨大，发出的光会猛然增加约50倍，这个过程就是氦闪。”
　　再过50多亿年，太阳演变为红巨星后，其表面温度可能会从现在的5700多摄氏度降为约3000摄氏度，届时太阳核心的氢将消耗殆尽。《流浪地球2》科学顾问、中国科学院物理所研究员梁文杰说：“氦闪通常会发生在红巨星演化末期。红巨星阶段，太阳已经膨胀到地球轨道，而且表面温度达到约3000摄氏度，而地球岩石的熔化温度在2000摄氏度以下。因此，无论是红巨星阶段的温度变化，还是突然爆发的氦闪，都会让地球熔化。”


同步播报
流浪彗星正在“告别地球”
　　近期，C/2022 E3彗星备受关注。天文预报显示，2月11日这颗彗星将与火星“擦肩而过”。这两个天体在星辰大海中“拥抱”会擦出怎样的火花？如果天气晴好，我国感兴趣的公众不妨“拭目以待”。
　　C/2022 E3彗星是一颗长周期彗星，大约每5万年绕太阳一圈。从今年1月起，这颗彗星开始逐渐抵达近地点，达到肉眼可见的程度，让全球天文爱好者们为之着迷。在这颗彗星的绝佳观测期，也就是1月底至2月初这段时间，天文爱好者们利用专业设备观测并拍摄到了这个蓝绿色的“小精灵”。
　　中国天文学会会员、天津市天文学会理事杨婧介绍，在经历“高光时刻”后，C/ 2022 E3彗星的亮度开始下降，并逐渐远离地球。2月11日，这颗流浪彗星将带来“最后一舞”，与火星上演“最接近”。这一天文现象并非是两个天体真正距离上的接近，而是从地球上看视觉效果的接近。11日20时前后，C/2022 E3彗星移经目前位于金牛座的火星旁边，最近时二者相距不到1度，相当于两个满月视直径的大小，此时火星的亮度为0等，而彗星的亮度大约在6.5等，当天前半夜都是观测良机。
　　“天文爱好者如果在11日前后几天连续观测，不仅可以清晰地看到C/2022 E3彗星的移动轨迹，还能看到它与火星‘擦肩而过’的视觉过程。在小型天文望远镜的视场中，火星为橙红色，彗星为蓝绿色，因此，如果能把这一过程拍摄下来，会形成‘一红一绿’较强的色彩对比，这将是一张非常有趣的天文照片。”杨婧说。
　　与火星的“拥抱”，是C/2022 E3彗星“告别”地球之旅时的“最后浪漫”，之后它的亮度会进一步下降，直至消失不见。
　　“在这段剩余不多的时间里，还没有一睹这位‘天外来客’风采的公众不妨漫步夜空下，拿起双筒望远镜、小型天文望远镜等设备再看它一眼，感谢它给我们带来的惊喜，同时也祝它好运，‘太空之旅’一路顺风。”杨婧说。（综合新华社、科技日报）