“超級地球”，人類的下一個家園？
藝術想象圖，右下角為利用TTV反演技術發(fā)現(xiàn)的行星Kepler—725c。
地球在太陽系宜居帶中的位置示意圖。以上圖片均為中國科學院云南天文臺提供
在浩瀚的宇宙中，人類是孤獨的嗎？是否存在像地球一樣的生命家園？從古至今，人們一直在追尋這些問題的答案。最近，一顆“超級地球”的發(fā)現(xiàn)，似乎讓我們離這些答案更近一步——由中國科學院云南天文臺牽頭的國際聯(lián)合研究團隊發(fā)現(xiàn)了新的“超級地球”Kepler—725c，為探尋宇宙中可能存在生命的行星找到了新的“解題路徑”。
——編 者
新“超級地球”長什么樣
長久以來，人類對行星的探索僅限于太陽系內。過去30年間，天文學家對行星的研究發(fā)生了根本變化。1995年，瑞士天文學家在飛馬座的恒星51 Peg周圍，發(fā)現(xiàn)了一顆跟太陽系的木星相似的行星，邁出了人類發(fā)現(xiàn)類太陽恒星周圍系外行星的第一步。截至2025年6月10日，人類已發(fā)現(xiàn)分布在4483個系外行星系統(tǒng)中的5979顆系外行星。
發(fā)現(xiàn)系外行星并不意味著找到了“答案”，科學家還需要進一步探尋像地球一樣適合生命存在的行星。在一個行星系統(tǒng)內，可存在液態(tài)水的范圍被稱作宜居帶，而液態(tài)水是誕生地球碳基生命的關鍵。因此，在尋找系外行星時，研究人員會格外關注一些“解題條件”，如宿主恒星（即通過引力束縛行星并使行星圍繞其公轉的恒星）的光譜型、行星的類型、行星是否位于宜居帶等，這些條件將共同指向行星孕育生命的可能。
我國科學家新發(fā)現(xiàn)的“超級地球”Kepler—725c，圍繞一顆名為Kepler—725的G9V型宿主恒星運行，這顆“超級地球”位于宿主恒星的宜居帶內，距離宿主恒星約0.674個天文單位(約1億公里)。
“超級地球”，是指質量大于地球、但遠低于太陽系冰巨星（天王星和海王星，質量分別為地球的14.5倍和17.1倍)的系外行星。Kepler—725c的質量是地球的10倍，因此屬于“超級地球”范疇。據(jù)理論推測，它有機會形成較厚的大氣層，也可能產(chǎn)生強于地球的磁場。不過，這些都需要進一步觀測驗證。宿主恒星Kepler—725的光譜型與太陽相似，但比太陽年輕，年齡僅為16億年，表面的磁場活動比太陽更為劇烈，探測這顆活躍的類太陽恒星周圍宜居帶的“超級地球”，殊為不易。
發(fā)現(xiàn)“隱藏的行星”殊為不易
本次“超級地球”的發(fā)現(xiàn)與研究，最重要的意義在于建立了一個發(fā)現(xiàn)類太陽恒星宜居帶內低質量系外行星的新途徑，驗證了凌星中間時刻變化（TTV）反演技術的有效性。這是國際上首次應用TTV反演技術在類太陽恒星周圍的宜居帶中成功發(fā)現(xiàn)此類行星。
起初，這顆“超級地球”并未被開普勒（Kepler）太空望遠鏡直接捕捉到。對天文學家而言，探測低質量系外行星的實際難度很大。由于行星自身并不發(fā)光，主要反射宿主恒星的光芒，因此，系外行星相對于其宿主恒星十分暗淡，極易被恒星的光芒所淹沒；當行星距離宿主恒星過近，或系外行星系統(tǒng)本身距離我們太遙遠，科學家即使運用天文望遠鏡也難以區(qū)分行星與其宿主恒星的光。
通常，天文學家主要依賴兩種方法探測低質量系外行星。一種是視向速度法，通過檢測宿主恒星在視線方向內是否被行星拖拽得輕微擺動來發(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。但是，對于像地球這樣體積小、軌道遠離宿主恒星的行星，由于觀測精度不夠，兩種方法都很難奏效。
此次發(fā)現(xiàn)Kepler—725c，是通過分析Kepler—725行星系統(tǒng)中另一顆凌星行星穿過宿主恒星表面的時刻相對其公轉軌道周期的微小偏離，進而成功地推斷出它的存在。對于擁有多顆行星的系外行星系統(tǒng)來說，行星之間的引力相互作用會對行星的運動產(chǎn)生影響。當已知的凌星行星經(jīng)過恒星表面的時刻出現(xiàn)了微妙變化，就像精準的鐘表突然快了或慢了幾秒，就意味著其他行星可能影響了這顆行星的軌道運動。通俗地說，TTV反演技術類似于通過觀察同一時刻的時鐘是否一致，來判斷是否有只“看不見的手”在悄悄撥動時鐘指針，這只“看不見的手”便是要尋找的“隱藏行星”。
探尋真正適宜生命存續(xù)的行星
這顆“超級地球”的發(fā)現(xiàn)，引發(fā)了廣泛的關注與討論。Kepler—725c距離我們有2472光年，即使能夠以光速旅行，我們從地球出發(fā)，抵達Kepler—725c也需要近2500年。盡管如此，這顆行星上可能隱藏的秘密，將有助于回答人類的終極問題之一：我們是否孤獨？
目前，我國科學家正在籌備“地球2.0”探測衛(wèi)星項目，目標就是尋找類似于太陽的恒星宜居帶內、與地球大小相似的“另一個地球”。通過“地球2.0”項目，科學家們將搜尋真正適宜生命存續(xù)的行星。未來，科幻電影中的“太空移民”等場景或許將成為現(xiàn)實。
這次“超級地球”的發(fā)現(xiàn)與后續(xù)研究，也將為我國未來的空間天文任務，如中國載人航天工程巡天空間望遠鏡（CSST）、“地球2.0”(ET)項目等提供新的觀測目標和技術支持。中國科學院云南天文臺的相關研究團組還計劃將TTV反演技術應用于更多的系外行星系統(tǒng)，從而尋找更多“隱藏”在類太陽恒星和紅矮星宜居帶中的系外行星。在國際合作方面，也將與全球科學家共同推動對系外類地生命的探索。
仰觀宇宙之大，我們更加意識到地球家園的可貴。遙遠的星光穿越浩瀚的宇宙空間抵達地球時，或許也在提醒我們：不僅要熱愛腳下的星球，也要有奔赴星辰大海的勇氣。
（作者單位：中國科學院云南天文臺）
