發(fā)現(xiàn)開普勒-725c這顆“超級地球”，標(biāo)志著科學(xué)家在找尋技術(shù)上又邁出關(guān)鍵一步

　　“這類似于通過觀察時(shí)鐘走得快慢，來判斷是否有只‘看不見的手’在撥動(dòng)指針?！?/span>

　　文 |《瞭望》新聞周刊記者 王賢思

　　浩瀚宇宙，是否只有地球存在生命？

　　當(dāng)?shù)厍虿辉僖司?，是否有其他星球可作人類的棲息地?/p>

　　尋找地球“表親”，人類步履不停。

　　近期，由中國科學(xué)院云南天文臺科學(xué)家領(lǐng)銜的國際聯(lián)合研究團(tuán)隊(duì)，在類太陽恒星開普勒-725宜居帶發(fā)現(xiàn)了一顆質(zhì)量為地球10倍、可能孕育生命的“超級地球”開普勒-725c。這一發(fā)現(xiàn)為地球人尋親的漫長旅程又添一筆。

　　這是科研人員首次利用凌星中間時(shí)刻變化（Transit Timing Variation）反演技術(shù)（以下簡稱“TTV反演技術(shù)”），通過分析行星引力干擾引發(fā)的微小凌星時(shí)刻變化，成功推斷并發(fā)現(xiàn)隱藏的“超級地球”。這為未來找到地球的更多宇宙“親戚”提供了一種新途徑。

利用 TTV 反演技術(shù)發(fā)現(xiàn)的“隱藏”在類太陽恒星宜居帶內(nèi)的行星開普勒 -725c 中國科學(xué)院云南天文臺供圖

　　茫茫星海覓“親緣”

　　人類尋找系外宜居行星的歷史，堪稱一部“宇宙家譜”的編纂史。

　　作為天文學(xué)的基礎(chǔ)研究前沿之一，探索系外宜居行星，關(guān)乎“地球是不是唯一一顆有生命的星球”以及“行星如何成為生命搖籃”等人類關(guān)心的重大問題。

　　1995年，瑞士天文學(xué)家在太陽系外發(fā)現(xiàn)一顆圍繞類太陽恒星運(yùn)行的類木行星飛馬座51b，開啟了類太陽恒星周圍系外行星探索新時(shí)代。

　　30年來，全球科研人員采用多種方法從多維度探測尋找地球“表親”。截至2025年6月，人類已確認(rèn)發(fā)現(xiàn)5979顆系外行星，分布在4483個(gè)行星系統(tǒng)中，包括氣態(tài)巨行星、氣態(tài)類海王星、亞海王星、“超級地球”和類地行星等。但適合類地生命生存的行星，少之又少。

　　中國科學(xué)院云南天文臺研究員王曉彬介紹，在浩瀚宇宙中尋找地球“表親”，就像在茫茫人海中尋找失散多年的家人。宿主恒星的光譜型、行星的類型、行星是否位于宜居帶等關(guān)鍵信息，共同指向行星與地球的“親緣”關(guān)系以及孕育生命的可能性。

　　發(fā)現(xiàn)開普勒-725c這顆“超級地球”，標(biāo)志著科學(xué)家在找尋技術(shù)上又邁出關(guān)鍵一步。

　　開普勒-725c的宿主恒星開普勒-725，是一顆距離太陽系約2472光年的類太陽恒星，年齡大約16億歲，與太陽光譜型相似。中國科學(xué)院云南天文臺副研究員孫磊磊說，“它比太陽‘年輕’許多，表面的磁場活動(dòng)更為劇烈，可能帶來頻繁的太陽耀斑等現(xiàn)象。最終能探測到活躍的開普勒-725周圍宜居帶的‘超級地球’，殊為不易?！?/p>

　　開普勒-725c的質(zhì)量約為地球的10倍，繞開普勒-725運(yùn)行一圈大約需要207.5天，與地球一年的公轉(zhuǎn)周期相差不大。

　　更為重要的是，開普勒-725c恰位于開普勒-725的宜居帶內(nèi)。在一個(gè)行星系統(tǒng)內(nèi)，溫度適宜，可使水以液態(tài)形式存在于行星表面的范圍被稱作宜居帶。“液態(tài)水是誕生地球碳基生命的關(guān)鍵。”孫磊磊補(bǔ)充說，開普勒-725c是否真正具備類地生命存在的條件，還有賴對其宜居性進(jìn)一步探究。

　　用“心跳”捕捉隱藏行星

　　天文學(xué)家普遍認(rèn)為，本次“超級地球”的發(fā)現(xiàn)與研究，建立了一個(gè)發(fā)現(xiàn)類太陽恒星宜居帶內(nèi)低質(zhì)量系外行星的新途徑，即TTV反演技術(shù)。

　　“找到一種新途徑，提供一種新工具，比發(fā)現(xiàn)‘超級地球’更令人振奮?！敝袊茖W(xué)院云南天文臺研究員顧盛宏說。

　　此前，天文學(xué)家主要依賴兩種方法發(fā)現(xiàn)較低質(zhì)量的系外行星。一種是視向速度法，通過檢測宿主恒星在視線方向是否被行星拖拽得輕微擺動(dòng)來發(fā)現(xiàn)行星。另一種是凌星法，通過測量行星遮擋宿主恒星發(fā)出的光來發(fā)現(xiàn)行星。由于宇宙遼闊、觀測精度不夠，對于像地球這樣體積小、軌道遠(yuǎn)離宿主恒星的行星而言，這兩種方法都很難奏效。

　　行星自身在可見光波段并不發(fā)光，主要靠反射宿主恒星的光，加之開普勒-725c距離我們約有2500光年，相比宿主恒星開普勒-725，開普勒-725c十分暗淡，難以被太空望遠(yuǎn)鏡捕捉。孫磊磊介紹，直到科學(xué)家們利用TTV反演技術(shù)“揪”出它的蹤跡。

　　系外行星系統(tǒng)如果擁有多顆行星，行星之間的引力相互作用會(huì)對行星的運(yùn)動(dòng)產(chǎn)生影響。TTV反演技術(shù)，即是通過測量系統(tǒng)中其他行星經(jīng)過宿主恒星表面的時(shí)刻相對其公轉(zhuǎn)軌道周期的微小偏離，推斷待探測行星的存在?！斑@類似于通過觀察時(shí)鐘走得快慢，來判斷是否有只‘看不見的手’在撥動(dòng)指針。”顧盛宏解釋。

　　TTV反演技術(shù)可有效彌補(bǔ)視向速度法和凌星法的不足。孫磊磊介紹，這一技術(shù)不需要直接觀測待發(fā)現(xiàn)行星遮擋宿主恒星的過程，也不需要測量宿主恒星在視線方向的輕微擺動(dòng)。

　　捕獲開普勒-725c，驗(yàn)證了TTV反演技術(shù)的有效性，為尋找更多“隱藏”在類太陽恒星和紅矮星宜居帶中的系外行星提供一條新路徑。

　　星際“串門”有多遠(yuǎn)

　　“宇宙尋親”并非一時(shí)熱情，而是科學(xué)界持續(xù)推進(jìn)的重要戰(zhàn)略任務(wù)。目前，“中國空間站巡天空間望遠(yuǎn)鏡（CSST）”“地球2.0（ET）”等一系列空間科學(xué)項(xiàng)目正在穩(wěn)步推進(jìn)。未來，科學(xué)家將利用更高分辨率、更廣視野的空間觀測平臺，專注于發(fā)現(xiàn)更多宜居系外行星，并對其開展深入研究。

　　“此次發(fā)現(xiàn)開普勒-725c所建立的新通道以及今后的相關(guān)研究結(jié)果，將為中國未來的空間天文任務(wù)提供新的觀測目標(biāo)和探測技術(shù)支持。”王曉彬說。

　　利用TTV反演技術(shù)實(shí)現(xiàn)成功探測，為更多宜居系外行星空間探測任務(wù)提供了方法論支持。輔以大數(shù)據(jù)與人工智能輔助篩選，深空探測能力有望進(jìn)一步提升，TTV信號背后的更多“隱藏行星”或?qū)F(xiàn)身。

　　下一步，研究人員將結(jié)合系外行星透射光譜、發(fā)射光譜和直接成像技術(shù)等其他觀測手段，對相關(guān)宜居帶行星是否真正具備類地生命存在條件，做進(jìn)一步研究。

　　“我們這代人，正在打開通向宇宙的第一扇門。”顧盛宏說，距離真正開展星際探索，人類還有很多的研究要做、很長的路要走。