开普勒空间望远镜做出了天文学上一些最令人兴奋的发现。该望远镜于 2009 年发射，截至 2018 年退役前，它观测了 1300 万颗恒星。
在那期间，开普勒发现了 2600 多颗围绕其他恒星运行的行星。其中一些行星与我们太阳系中的任何行星都完全不同，迫使天文学家发明了两种新的行星类别。开普勒的发现中，有一两颗甚至运行在其母星的宜居带内，尽管它们围绕的是与我们的太阳相当不同的红矮星。这非常令人兴奋，因为这个可以存在液态水的温带区域被认为是生命存在的关键条件。
但尽管如此，开普勒最终还是失败了。它的任务是找到另一个地球，也就是说，找到一颗类地行星围绕类日恒星运行。但在近十年的观测中，开普勒没有发现一颗“地球2.0”。
部分原因在于，类日恒星比预期的“噪音”更大，因此需要更长的观测时间。而且，2013 年，该观测站的四台反作用轮中有两台发生故障，导致无法进行长期观测。结果，天文学家至今仍未找到另一个地球。
扫描天空
这种情况现在可能要改变了，这要归功于一项名为“地球2.0”的中国任务，该任务定于 2026 年发射。该任务将使用能够应对开普勒意外发现的恒星噪音的仪器，扫描天空，寻找围绕类日恒星运行的类地行星。
该团队由来自 40 多个机构的约 300 名科学家和工程师组成，大部分在中国。本周，该合作项目在 arXiv 上详细描述了该任务。
任何空间望远镜面临的一个问题是如何在最大限度地降低航天器成本和重量的同时，尽可能覆盖更广的视场。中国团队通过避免单个巨型望远镜的成本和重量来解决这个问题。
取而代之的是，航天器将携带六个 30 厘米的小型望远镜，它们将一起观测与开普勒（拥有 1.4 米的镜面）相似的天空区域。这些望远镜将寻找行星从其前方经过时恒星亮度变化的特征。
航天器还将携带第七个望远镜，用于探测微引力透镜事件，在这种事件中，恒星的引力场会聚焦其后方遥远恒星的光线，使其暂时变亮。通过研究亮度的模式，天文学家可以判断该恒星是否拥有轨道行星。
这个第七个仪器还可以探测自由漂浮的行星，从而有助于揭示这些奇怪、孤独的天体。
数据洪流
中国团队的计划是将“地球2.0”发射到 L2 拉格朗日点，这是地球和月球引力场平衡的几个空间区域之一，远离地球的潜在干扰。L2 是望远镜的热门选择，也是许多过去和现在的望远镜的所在地，例如赫歇尔空间天文台和詹姆斯·韦伯空间望远镜。“地球2.0”航天器将在 L2 轨道运行 4 年，每天传输约 169 GB 的数据。
这带来了令人垂涎的发现前景。“模拟显示，凌日巡天将能够探测到约 29,000 颗新行星，其中包括约 4,900 颗类地行星，”该团队表示。这意味着到 2030 年，该任务应该能探测到 10 到 20 颗“地球2.0”。
发现第一颗“地球2.0”很可能是天文学史上的一个决定性时刻。它可能会引起人们对这些行星的性质、它们大气的构成以及水的潜在存在的极大兴趣。然后将是寻找表明生命存在的生物标记物，例如甲烷和氧气等分子，以及光合作用的特征光吸收模式。除此之外，还将寻找可能表明存在文明的科技标记物，例如氯氟碳等工业污染物以及窄带无线电传输。
当然，“地球2.0”并非唯一能够探测到另一个地球的任务。其他几项任务也具备这种能力，例如欧洲空间局的 Plato 任务，该任务也将于 2026 年发射。但它们要想成功，将比“地球2.0”更需要运气。
这为一场激动人心的国际竞赛铺平了道路，以发现“另一个地球”，并开启研究潜在宜居行星的新时代。
参考：ET 白皮书：寻找第一颗“地球2.0”：https://arxiv.org/abs/2206.06693
