寻找"地球双胞胎"的史诗式探索之旅

2025-10-06 | 来源: BBC中文网 | 转到微信 | 有0人参与评论 | 字体: 放大缩小 | 收藏 | 打印

一项大型国际合作正在打造专用仪器“Harps3”，预计今年稍后安装于拉帕尔马岛的艾萨克·牛顿望远镜。根据其性能，我们相信十年的观测数据应足以发现首颗“地球双胞胎”。https://t.co/pjaWsudG5q— BBC News 中文 (@bbcchinese) October 7, 2025

以下是系外行星猎人克里斯多福·沃森（Christopher Watson）与安妮莉丝·莫蒂尔（Annelies Mortier）讲述寻找可维持生命的“地球双胞胎”之漫长历程。

1995年10月6日，在意大利佛罗伦斯举行的一场科学会议上，两名瑞士天文学家发表了一项改变人类对太阳系以外宇宙认知的重大发现。瑞士日内瓦大学的米歇尔·马约尔（Michel Mayor）与其博士生迪迪耶·奎洛兹（Didier Queloz）宣布，他们侦测到绕行恒星的一颗行星，而该恒星并不是太阳。

该颗恒星名为飞马座51（51 Pegasi），位于飞马座，距地球约50光年。其伴星“飞马座51b”的特性颠覆教科书中对行星的既有认知。

这是一颗气体巨星，质量至少为木星的一半，绕行母星一圈仅需四天多。它与绕行母星的距离仅为地球与太阳距离的二十分之一，远在水星轨道之内，其大气层如同熔炉，温度高达摄氏1,000度（华氏1,830度）。

这项发现所使用的仪器是“艾洛蒂”（Elodie）光谱仪，由法国及瑞士团队设计，于两年前安装在法国南部的上普罗旺斯天文台。“艾洛蒂”能将星光分解成不同颜色的光谱，呈现出一道道细致的暗线，如同“恒星条码”，可揭示恒星的化学成分。

马约尔与奎洛兹观察到，飞马座51的光谱条码每4.23天规律地前后移动，这是恒星受到一颗未被直接观测到的伴星引力牵引而产生摆动的明确讯号。

在排除其他可能性后，两名天文学家最终确认，光谱变化是由一颗气体巨星在近距离绕行类太阳恒星所造成。

他们的研究刊登于《自然》期刊，封面标题为：“飞马座有行星？”

这项发现令科学界感到困惑，《自然》封面上的问号也反映出初期的怀疑态度。

这是一颗被认为存在的巨型行星，紧邻其母星，但在如此炙热的环境中，当时并无已知的形成机制可解释这样的天体如何诞生。

尽管其他研究团队在数周内确认该讯号，但对其成因的疑虑持续近三年，最终才被排除。

飞马座51b不仅成为首颗被发现绕行类太阳恒星的系外行星，也代表一种全新类型的行星。此后，“热木星”（Hot Jupiter）一词便用来形容这类行星。

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这项发现如同打开了一扇门，随之而来的是大量新发现。过去30年间，科学家已编录超过6,000颗系外行星及候选天体。

这些行星的多样性令人惊叹：不仅有热木星，还有轨道周期不到一天的“超热木星”；如《星球大战》中塔图因般绕行双星的世界；体积大于木星但质量极低的“超蓬松”气体巨星；以及一连串紧密在轨道排列的小型岩石行星。

飞马座51b的发现引发了一场革命，并于2019年为马约尔与奎洛兹赢得诺贝尔奖。

如今，科学家已能推论大多数恒星皆拥有行星系统——然而，在数千颗已知系外行星中，尚未发现一个与太阳系相似的行星系统。

寻找“地球双胞胎”——一颗在大小、质量与温度上皆类似地球的行星——仍是现代探索者持续追寻的目标。

虽然我们的探勘不如过去地球探险家般惊险万分，但我们仍有机会造访世界各地偏远地区的壮丽高山天文台。

我们是一个国际系外行星猎人联盟的成员，负责建造、操作并维护“Harps-N”光谱仪。

该仪器安装于位于加那利群岛拉帕尔马岛（Canary Island of La Palma）的意大利伽利略国家望远镜（Telescopio Nazionale Galileo）上。

这套精密设备能够粗暴地中断星光的旅程——这些星光可能以每小时6.7亿英里（约时速10.8亿公里）的速度穿越宇宙，历经数十年甚至数千年才抵达地球。

每一个新讯号都有可能让我们更接近理解类似太阳系的行星系统是否普遍——背后的可能是，有一天我们终将侦测到另一颗类似地球的行星。

系外行星研究的起源

直到1990年代中期，人类所知的行星系统仅限于太阳系。

所有关于行星形成与演化的理论，皆建立在这九颗行星的极为有限资料上（2006年，冥王星被降级后，行星数量减为八颗，国际天文学联合会当时通过新的行星定义）。