鄭永春（美國天文學(xué)會卡爾·薩根獎獲得者、中國科學(xué)院國家天文臺行星科學(xué)家）

TRAPPIST-1：系外行星又有新發(fā)現(xiàn)

鄭永春（美國天文學(xué)會卡爾·薩根獎獲得者、中國科學(xué)院國家天文臺行星科學(xué)家）

2017年2月22日，新年伊始，美國國家航空航天局就召開發(fā)布會，爆出重大新聞：一個國際天文研究小組借助斯皮策太空望遠(yuǎn)鏡及地面觀測，發(fā)現(xiàn)了7顆圍繞矮星TRAPPIST-1運轉(zhuǎn)的行星，其中3顆已確定位于宜居帶，可能含有液態(tài)水。這一酷似太陽系的行星系統(tǒng)堪稱迄今尋找外星生命的最佳地點。

其實，早在1855年就有天文學(xué)家宣稱發(fā)現(xiàn)了系外行星，但直到20世紀(jì)90年代，人們對行星的認(rèn)識還僅局限在太陽系內(nèi)。1992年，人類才首次發(fā)現(xiàn)有質(zhì)量與地球相近的天體環(huán)繞著脈沖星PSR B1257+12。1995年，天文學(xué)家用視向速度法發(fā)現(xiàn)了圍繞主序恒星的第一顆系外行星51 Peg b。搜尋系外行星迅速成為當(dāng)今科學(xué)研究的前沿?zé)狳c。特別是近幾年，系外行星觀測取得了重要進(jìn)展。迄今為止，已發(fā)現(xiàn)并確認(rèn)了超過3 500顆系外行星。

此前發(fā)現(xiàn)的系外行星大多在一顆恒星周圍發(fā)現(xiàn)1～2顆行星，而且主要是體積較大的類木行星。這次在一顆恒星周圍發(fā)現(xiàn)了多達(dá)7顆類似地球大小的行星，實屬罕見。TRAPPIST-1行星系統(tǒng)的發(fā)現(xiàn)，真是應(yīng)了“一根藤上七個瓜”的那首歌，也許可以戲稱它們?yōu)椤昂J娃”行星系統(tǒng)。由于太陽系位于宜居帶的行星只有地球和火星，而在這個行星系統(tǒng)中至少有3顆行星位于宜居帶，說明太陽系外的宜居行星可能比之前預(yù)計的多。這一發(fā)現(xiàn)增加了尋找外星生命的機(jī)會。

TRAPPIST-1周圍位于宜居帶的3顆行星是否適合生命生存還需要進(jìn)一步研究，因為其主星不是像太陽一樣的恒星，而是一顆矮星。一般認(rèn)為，這類恒星的輻射較強(qiáng)，其宜居帶又靠近主星，并不適合生命繁衍。

與哈勃太空望遠(yuǎn)鏡主要用來拍攝星空圖片不同，開普勒望遠(yuǎn)鏡是世界上第一顆探測系外行星的太空望遠(yuǎn)鏡，通過觀測行星穿越恒星的“凌日”現(xiàn)象搜尋系外行星。由于控制望遠(yuǎn)鏡指向的反應(yīng)輪故障，開普勒望遠(yuǎn)鏡已于2013年8月19日宣布終止尋找系外行星的任務(wù)。按目前通行的視向速度方法或凌星法等探測技術(shù)，尋找類太陽恒星周圍的宜居行星還非常困難，既要有非常高的測光精度，又要長時間連續(xù)觀測。

中國在系外行星研究方面也有進(jìn)展。2016年中國利用南極一個50厘米望遠(yuǎn)鏡（AST3）首次批量發(fā)現(xiàn)了系外行星候選體。正在建設(shè)中的西藏阿里天文臺也將于今年夏天初步建成一個中小望遠(yuǎn)鏡陣列，相信很快可以在國際系外行星搜尋的競爭中取得一席之地。作為我國重大科技基礎(chǔ)設(shè)施之一的郭守敬望遠(yuǎn)鏡（LAMOST）采用獨特的創(chuàng)新設(shè)計，能在大視場中同時觀測數(shù)千天體的光譜，是目前世界上光譜獲取能力最高的望遠(yuǎn)鏡。近年來，LAMOST在開普勒望遠(yuǎn)鏡的觀測天區(qū)內(nèi)得到了數(shù)萬條光譜，其中包括數(shù)百個行星的宿主恒星。中國天文學(xué)家利用這些數(shù)據(jù)揭開了太陽系外行星軌道偏心率的謎底。

2016年8月，科學(xué)家在離地球最近的太陽系外恒星——比鄰星周圍發(fā)現(xiàn)了一顆行星比鄰星b，這一發(fā)現(xiàn)為造訪半人馬座阿爾法星系統(tǒng)的“突破攝星”計劃找到了更加精準(zhǔn)的目的地?！妒澜缈茖W(xué)》選自Nature的報道“突破攝星計劃：走出太陽系”披露了其中的一些細(xì)節(jié)，涉及航天器、發(fā)射、星際飛行以及通信等方面的挑戰(zhàn)，抵達(dá)比鄰星b的任務(wù)將逐步分解并開始實施，這個看似“狂熱”的計劃已經(jīng)初具雛形。對未知世界的探索總是處在人類創(chuàng)新的前沿，發(fā)現(xiàn)系外行星將是人類向外太空進(jìn)軍的一個起點，未來值得我們期待。