在广袤无垠的宇宙中,人类始终怀揣着一个终极疑问:我们是宇宙中唯一的智慧生命吗?是否存在另一颗如同地球般,能孕育生命的 “蓝色星球”?如今,一项由中国科学院云南天文台牵头的国际联合研究成果,为这个问题的答案带来了新的曙光 —— 科研团队利用凌星中间时刻变化(TTV)反演技术,首次在类太阳恒星的宜居带内,发现了一颗质量约为地球 10 倍的 “超级地球”,它被命名为开普勒 - 725c。这一发现不仅刷新了人类对系外行星的认知,更为寻找地外生命开辟了全新路径。
回溯人类探索系外行星的历程,不过短短三十余年。1995 年,瑞士天文学家在飞马座的恒星 51 Peg 周围,发现了一颗类似木星的系外行星,这一突破性发现彻底打破了人类对行星的认知局限,正式拉开了系外行星探索的序幕。截至 2025 年 6 月 10 日,人类已成功发现分布在 4483 个系外行星系统中的 5979 颗系外行星。然而,发现系外行星并不等同于找到了 “第二个地球”,要判断一颗行星是否具备孕育生命的潜力,还需要满足一系列严苛条件。在行星系统中,存在一个被科学家称为 “宜居带” 的特殊区域,这里与宿主恒星(通过引力束缚行星并使其公转的恒星)的距离恰到好处,能够让行星表面维持液态水存在的温度条件 —— 而液态水,正是地球碳基生命诞生与存续的关键要素。因此,在探寻系外行星时,科学家们会重点关注宿主恒星的光谱型(决定恒星的温度、亮度等关键特性)、行星自身的类型(是类地岩质行星还是气态巨行星)以及行星是否处于宜居带等核心指标,这些条件共同构成了判断行星孕育生命可能性的重要依据。
我国科学家新发现的 “超级地球” 开普勒 - 725c,围绕着一颗名为开普勒 - 725 的 G9V 型宿主恒星运转,其轨道恰好位于宿主恒星的宜居带内,与宿主恒星的平均距离约为 0.674 个天文单位(1 个天文单位为地球与太阳的平均距离,约 1.5 亿公里,因此开普勒 - 725c 与宿主恒星的距离约为 1 亿公里)。从定义来看,“超级地球” 指的是质量大于地球,但远低于太阳系中天王星、海王星等冰巨星(天王星质量约为地球的 14.5 倍,海王星约为 17.1 倍)的系外行星,开普勒 - 725c 的质量约为地球的 10 倍,完全符合 “超级地球” 的范畴。根据天体物理学理论推测,这颗行星可能形成了较厚的大气层,能够有效维持表面温度稳定,同时也可能拥有比地球更强的磁场,可抵御来自宿主恒星的高能粒子辐射 —— 不过,这些关于行星环境的具体推测,还需要未来通过更精密的观测设备进行验证。值得一提的是,其宿主恒星开普勒 - 725 虽然光谱型与太阳相似(同属 G 型恒星,太阳为 G2V 型),但年龄仅 16 亿年,远低于太阳的 46 亿年,这意味着它正处于恒星演化的 “青年期”,表面磁场活动比太阳更为剧烈,会频繁爆发耀斑等高能活动。要在这样一颗活跃的类太阳恒星周围的宜居带中,精准探测到质量相对较小的 “超级地球”,其难度可想而知。
此次开普勒 - 725c 的发现与研究,之所以被科学界视为重大突破,核心在于它建立了一种发现类太阳恒星宜居带内低质量系外行星的全新途径,同时也验证了凌星中间时刻变化(TTV)反演技术在系外行星探测中的有效性 —— 这是国际上首次运用该技术,在类太阳恒星周围的宜居带成功发现此类行星。事实上,这颗 “超级地球” 最初并未被美国宇航局(NASA)的开普勒太空望远镜直接捕捉到,这背后反映出低质量系外行星探测面临的普遍难题:行星自身不发光,只能反射宿主恒星的光线,因此在明亮的恒星光芒面前,行星的信号往往被完全掩盖,就像在探照灯旁寻找一只萤火虫;此外,当行星与宿主恒星距离过近,或者整个系外行星系统距离地球过于遥远时,即便借助地面大型天文望远镜,科学家也难以分辨出行星与恒星的光信号差异。
在过去,天文学家探测低质量系外行星主要依赖两种经典方法。一种是 “视向速度法”,通过高精度光谱仪检测宿主恒星在视线方向上是否因行星引力拖拽而产生微小的周期性摆动(就像行星与恒星在相互 “拉扯”),进而推断行星的存在及质量;另一种是 “凌星法”,当行星从宿主恒星与地球之间穿过时,会遮挡一部分恒星光线,导致地球上观测到的恒星亮度出现短暂下降,通过监测这种亮度变化,就能发现行星的踪迹。然而,对于像地球这样体积小、轨道距离宿主恒星较远的行星,这两种方法都存在明显局限:“视向速度法” 难以捕捉到行星引力引发的微弱恒星摆动,“凌星法” 则因行星遮挡的恒星光线比例过低(地球凌日时仅能遮挡太阳 0.01% 的亮度),容易被恒星自身的亮度波动干扰,导致观测精度不足。而此次发现开普勒 - 725c,采用了一种更为巧妙的间接探测思路 —— 科研团队通过分析开普勒 - 725 行星系统中另一颗已知凌星行星(开普勒 - 725b)穿过宿主恒星表面的时刻,相对其公转轨道周期的微小偏离,成功推断出了开普勒 - 725c 的存在。其原理在于,在拥有多颗行星的系外行星系统中,行星之间会存在引力相互作用,这种引力会轻微改变行星的公转轨道和运动速度。当已知的凌星行星经过恒星表面的时刻(即 “凌星中间时刻”)出现细微的、周期性的偏差 —— 就像一台精准的时钟突然毫无规律地快了或慢了几秒 —— 这就意味着,在该系统中很可能存在另一颗未被直接观测到的行星,其引力正在 “干扰” 已知行星的运动。通俗来讲,TTV 反演技术就像是通过观察同一房间里的时钟是否突然出现同步偏差,来判断是否有一只 “看不见的手” 在悄悄拨动时钟指针,而这只 “看不见的手”,正是我们要寻找的 “隐藏行星”。
尽管开普勒 - 725c 距离地球约 2472 光年(光在宇宙真空中沿直线传播一年的距离约为 9.46 万亿公里,因此 2472 光年意味着,即便是以光速前行,从地球抵达这颗行星也需要近 2500 年),人类短期内无法直接抵达甚至近距离观测它,但这颗行星依然承载着人类对宇宙生命的无限遐想 —— 它是否真的具备孕育生命的条件?其表面是否存在液态海洋、大气层乃至简单的生命形式?这些问题,都将成为未来天文学研究的重点。目前,我国科学家正在积极筹备 “地球 2.0” 探测卫星项目,该项目的核心目标就是在宇宙中寻找类太阳恒星宜居带内、与地球大小和质量相仿的 “另一个地球”。通过 “地球 2.0” 项目搭载的高精度观测设备,科学家们将能够更细致地分析系外行星的大气成分、表面温度等关键参数,进一步筛选出真正适宜生命存续的行星,或许在不远的将来,科幻电影中 “太空移民”“星际探索” 的场景,将不再仅仅是人类的幻想。
从更长远的科学意义来看,开普勒 - 725c 的发现及后续研究,将为我国未来的重大空间天文任务提供重要支撑。例如,中国载人航天工程巡天空间望远镜(CSST)计划于 2024 年发射升空,其搭载的宽视场巡天相机等设备,将具备对系外行星进行高精度测光观测的能力,开普勒 - 725c 这类已发现的目标行星,将成为其重点观测对象;而 “地球 2.0”(ET)项目也将借鉴 TTV 反演技术的经验,优化系外行星探测策略。与此同时,中国科学院云南天文台的研究团队还计划将 TTV 反演技术应用到更多已发现的系外行星系统中,尤其是那些拥有多颗行星的系统,希望能从中发现更多 “隐藏” 在类太阳恒星和红矮星(宇宙中数量最多的恒星类型)宜居带中的系外行星。在国际合作层面,我国科研团队也将与全球顶尖的天文机构和科学家携手,共享观测数据与技术方法,共同推进对系外类地生命的探索事业。
开普勒 - 725c 的发现,不仅让人类在寻找 “第二个地球” 的道路上迈出了坚实的一步,更向我们展现了宇宙的浩瀚与神奇 —— 在看似遥远的星空深处,或许真的存在与地球相似的 “生命家园”。这一发现也印证了,随着探测技术的不断进步,人类对宇宙的认知边界正在持续拓展。那么,对于这颗遥远的 “超级地球”,你是否也充满好奇?你认为开普勒 - 725c 上真的会存在生命吗?如果存在,你觉得它们会是怎样的形态?欢迎在评论区分享你的想法与猜想,一起探讨宇宙的奥秘。