茫茫宇宙中，地球是唯一孤独的存在吗？面对人类的亘古追问，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和中国科学技术大学的100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一次“普查”。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。

　　找到第二个地球

　　“地球2.0”项目负责人、中国科学院上海天文台葛健教授介绍，作为宇宙中最基本的天体之一，行星是生命和文明的摇篮，对行星的探测及其形成演化的研究，承载着人类渴望揭开生命起源和寻求地外生命的强烈愿望。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30cm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。以求发现一个和地球一样，可供生命存续的“地球2.0”。

　　“地球2.0”会在哪

　　迄今为止，人类还没有发现任何“地球2.0”。但天文学家确信类地行星（包括“地球2.0”）的存在，而且存在于非常广大轨道范围，从灼热的恒星附近一直到极寒的太空。通过开普勒望远镜，天文学家在一些较安静亮星周围，已经找到了300多个轨道短（少于20天）、但大小与地球类似的固体行星。

　　“与超级地球不同，这些行星很可能是在原恒星气体盘完全消散后碰撞而成，因此和地球起源最为类似，这些被称为‘亚地球’的行星，可能分布在不同轨道上。而那些位于宜居区内的‘亚地球’，很有可能就有我们一直想搜寻的‘地球2.0’。”葛健说，“我们不仅想找到首个‘地球2.0’，还想通过‘凌星法’和‘微引力透镜法’，找到大量热的、湿的、冷的‘地球’，以及被逐出行星系统的‘流浪地球’ （不围绕任何恒星运行的自由漫游天体）。”

　　两个技术仍需攻关

　　据葛健介绍，来自国内外30多所大学和研究所200多位天文学家参与的卫星科学团队，目前已完成卫星项目的科学目标研究；卫星的技术团队也已经完成载荷、超高精度导星和卫星平台的设计方案。

　　除此之外，卫星工程方案中还有两个关键技术需要攻关：卫星姿态超高稳定度控制和超高精度CMOS测光相机。在卫星姿态方面，团队已完成卫星飞轮隔震系统的地面试验验证，将于今年4月开展在轨验证；在超高精度测光相机技术方面，已完成单探测器相机空间样机的实验室组装，正在开展性能测试。“我们希望在关键技术完成攻关并得到验证以后，‘地球2.0’项目能顺利进入工程立项。”葛健说。

　　解决地球演化之谜

　　“我们的核心目标，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’（即‘地球2.0’）——处于类太阳恒星的宜居带内、地球大小（0.8~1.25地球半径）的行星；旨在解答三个基本问题，‘地球2.0’在宇宙中有多普遍？地球是如何形成和演化的？‘流浪地球’又是如何起源的？” 葛健表示。

　　业内专家认为，“地球2.0”项目实施以后，将会使人类获得最大的类地行星样本库。通过对各类类地行星样本进行深入分析，天文学家有望能揭开类地行星和流浪行星的起源之谜；通过后续地面和空间望远镜的观测，测量和研究“系外地球”的质量、密度，以及它们上面的大气、海洋和宜居性特征，甚至有望发现系外生命迹象，将系外行星科学研究跃升到“地球时代”。

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　　“地球2.0”的三个理解

　　第二个地球

　　从字面上理解，人类要搜寻的“地球2.0”必须与地球非常相似。从天文探索的角度讲，这意味着“地球2.0”必须要满足一定的参数标准，那就是处于该恒星系的宜居带内，同时行星的半径必须介于0.8~1.25倍的地球半径范围之内。

　　一颗人造卫星

　　“地球2.0”刚被提出的时候，全称为“地球2.0凌星巡天卫星”计划。该计划的核心内容是在卫星上搭载6台500平方度广角凌星望远镜以及1台4平方度微引力透镜望远镜。可以理解为，执行“地球2.0”计划的是一颗搭载了7个望远镜的人造卫星。

　　一个先导项目

　　“地球2.0”属于中科院战略先导项目。据知情人士透露，“地球2.0”拟在今年6月完成立项论证，2026年底之前完成卫星建造并发射升空，并于2027年夏天开始科学观测。目标是在4年的观测任务期内，找到5000颗类地行星，包括“地球2.0”。（本报综合）

　　行星凌星法和微引力透镜法

　　行星凌星法

　　地球离不开太阳，假如真有类地行星，那么其附近一定也有恒星。

　　科学家发现，当太阳系外行星围绕它们的恒星运行至恒星朝向地球的一面时，行星有可能从母恒星的前方通过，从而发生与“金星凌日”相似的现象，这种现象被称为“凌星”。“凌星”现象发生时，恒星的光芒因被遮挡而减弱。虽然这个减弱的程度很小，但天文学家通过恒星的亮度变化可以确定系外行星的轨道倾角，进而确定它的质量、大小和密度。观察“凌星”现象搜寻外星行星的方法被称为行星凌星法。

　　但是，此法很难观测到那种“凌星”周期超过一年的行星，也很难发现不发生“凌星”现象的“流浪星球”。这就轮到微引力透镜法上场了。

　　微引力透镜法

　　“微引力透镜”是发生在恒星级天体中的引力透镜现象。

　　光是沿直线传播的，但在通过介质时会出现一定角度的偏折。当星光经过大质量行星时，也会在引力中发生偏转，微引力透镜望远镜就是专门探测这种现象的。银河系存在相当数量的较暗弱天体，它们造成的微引力透镜现象能够在短时间内令背景光发生畸变，因此微引力透镜法为“普查”这些天体提供了非常重要的手段。（本报综合）