尋找"地球雙胞胎"的史詩式探索之旅

2025-10-06 | 來源: BBC中文網 | 轉到微信 | 有0人參與評論 | 字體: 放大縮小 | 收藏 | 打印

一項大型國際合作正在打造專用儀器“Harps3”，預計今年稍後安裝於拉帕爾馬島的艾薩克·牛頓望遠鏡。根據其性能，我們相信十年的觀測數據應足以發現首顆“地球雙胞胎”。https://t.co/pjaWsudG5q— BBC News 中文 (@bbcchinese) October 7, 2025

以下是系外行星獵人克裡斯多福·沃森（Christopher Watson）與安妮莉絲·莫蒂爾（Annelies Mortier）講述尋找可維持生命的“地球雙胞胎”之漫長歷程。

1995年10月6日，在意大利佛羅倫斯舉行的一場科學會議上，兩名瑞士天文學家發表了一項改變人類對太陽系以外宇宙認知的重大發現。瑞士日內瓦大學的米歇爾·馬約爾（Michel Mayor）與其博士生迪迪耶·奎洛茲（Didier Queloz）宣布，他們偵測到繞行恒星的一顆行星，而該恒星並不是太陽。

該顆恒星名為飛馬座51（51 Pegasi），位於飛馬座，距地球約50光年。其伴星“飛馬座51b”的特性顛覆教科書中對行星的既有認知。

這是一顆氣體巨星，質量至少為木星的一半，繞行母星一圈僅需四天多。它與繞行母星的距離僅為地球與太陽距離的二十分之一，遠在水星軌道之內，其大氣層如同熔爐，溫度高達攝氏1,000度（華氏1,830度）。

這項發現所使用的儀器是“艾洛蒂”（Elodie）光譜儀，由法國及瑞士團隊設計，於兩年前安裝在法國南部的上普羅旺斯天文台。“艾洛蒂”能將星光分解成不同顏色的光譜，呈現出一道道細致的暗線，如同“恒星條碼”，可揭示恒星的化學成分。

馬約爾與奎洛茲觀察到，飛馬座51的光譜條碼每4.23天規律地前後移動，這是恒星受到一顆未被直接觀測到的伴星引力牽引而產生擺動的明確訊號。

在排除其他可能性後，兩名天文學家最終確認，光譜變化是由一顆氣體巨星在近距離繞行類太陽恒星所造成。

他們的研究刊登於《自然》期刊，封面標題為：“飛馬座有行星？”

這項發現令科學界感到困惑，《自然》封面上的問號也反映出初期的懷疑態度。

這是一顆被認為存在的巨型行星，緊鄰其母星，但在如此炙熱的環境中，當時並無已知的形成機制可解釋這樣的天體如何誕生。

盡管其他研究團隊在數周內確認該訊號，但對其成因的疑慮持續近三年，最終才被排除。

飛馬座51b不僅成為首顆被發現繞行類太陽恒星的系外行星，也代表一種全新類型的行星。此後，“熱木星”（Hot Jupiter）一詞便用來形容這類行星。

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這項發現如同打開了一扇門，隨之而來的是大量新發現。過去30年間，科學家已編錄超過6,000顆系外行星及候選天體。

這些行星的多樣性令人驚歎：不僅有熱木星，還有軌道周期不到一天的“超熱木星”；如《星球大戰》中塔圖因般繞行雙星的世界；體積大於木星但質量極低的“超蓬松”氣體巨星；以及一連串緊密在軌道排列的小型岩石行星。

飛馬座51b的發現引發了一場革命，並於2019年為馬約爾與奎洛茲贏得諾貝爾獎。

如今，科學家已能推論大多數恒星皆擁有行星系統——然而，在數千顆已知系外行星中，尚未發現一個與太陽系相似的行星系統。

尋找“地球雙胞胎”——一顆在大小、質量與溫度上皆類似地球的行星——仍是現代探索者持續追尋的目標。

雖然我們的探勘不如過去地球探險家般驚險萬分，但我們仍有機會造訪世界各地偏遠地區的壯麗高山天文台。

我們是一個國際系外行星獵人聯盟的成員，負責建造、操作並維護“Harps-N”光譜儀。

該儀器安裝於位於加那利群島拉帕爾馬島（Canary Island of La Palma）的意大利伽利略國家望遠鏡（Telescopio Nazionale Galileo）上。

這套精密設備能夠粗暴地中斷星光的旅程——這些星光可能以每小時6.7億英裡（約時速10.8億公裡）的速度穿越宇宙，歷經數十年甚至數千年才抵達地球。

每一個新訊號都有可能讓我們更接近理解類似太陽系的行星系統是否普遍——背後的可能是，有一天我們終將偵測到另一顆類似地球的行星。

系外行星研究的起源

直到1990年代中期，人類所知的行星系統僅限於太陽系。

所有關於行星形成與演化的理論，皆建立在這九顆行星的極為有限資料上（2006年，冥王星被降級後，行星數量減為八顆，國際天文學聯合會當時通過新的行星定義）。