當(dāng)詹姆斯·韋伯太空望遠(yuǎn)鏡傳回木星極光的震撼影像,當(dāng)“毅力號(hào)”火星車在紅色星球表面留下人類探索的印記,太空探索已從少數(shù)國(guó)家的專屬領(lǐng)域,演變?yōu)槿祟惞餐分鸬目萍记把亍T谶@場(chǎng)跨越星際的征程中,“尋找宜居星球”始終是最牽動(dòng)人心的目標(biāo)——它既承載著人類對(duì)宇宙生命存在的終極追問,也寄托著未來星際移民的現(xiàn)實(shí)期待。如今,這一探索進(jìn)程迎來關(guān)鍵助力:諾貝爾物理學(xué)獎(jiǎng)得主、系外行星研究先驅(qū)米歇爾·奎洛茲受邀加入,其開創(chuàng)的核心技術(shù)正為人類尋找宜居星球注入強(qiáng)勁動(dòng)力。
米歇爾·奎洛茲的科研生涯堪稱一部“顛覆教科書”的傳奇。這位瑞士日內(nèi)瓦大學(xué)的天文學(xué)家,因“發(fā)現(xiàn)首顆圍繞類太陽恒星運(yùn)行的系外行星”與同事共同斬獲2019年諾貝爾物理學(xué)獎(jiǎng)。在他之前,人類對(duì)系外行星的認(rèn)知僅停留在理論層面,主流觀點(diǎn)甚至認(rèn)為類太陽恒星周圍難以形成穩(wěn)定行星系統(tǒng)。1995年,奎洛茲團(tuán)隊(duì)通過“徑向速度法”對(duì)恒星51 Pegasi進(jìn)行長(zhǎng)期觀測(cè)時(shí),發(fā)現(xiàn)其運(yùn)行軌跡存在周期性微小擺動(dòng)。經(jīng)過反復(fù)驗(yàn)證,他們確認(rèn)這種擺動(dòng)源于一顆木星大小的行星引力牽引——這便是人類歷史上首顆被確認(rèn)的系外行星“51 Pegasi b”。這一發(fā)現(xiàn)徹底打破了天文學(xué)界的固有認(rèn)知,直接開啟了系外行星探索的“黃金時(shí)代”。
“徑向速度法”的核心原理是通過分析恒星光譜的多普勒位移,捕捉行星引力對(duì)恒星的微小牽引。但在1990年代,恒星自身的活動(dòng)(如耀斑、黑子)會(huì)嚴(yán)重干擾光譜信號(hào),導(dǎo)致行星信號(hào)被淹沒。奎洛茲團(tuán)隊(duì)通過優(yōu)化觀測(cè)設(shè)備精度、建立恒星活動(dòng)模型進(jìn)行數(shù)據(jù)校正,將測(cè)量精度提升至米/秒級(jí)別,最終從復(fù)雜的天體信號(hào)中“揪出”系外行星的蹤跡。如今已年過八旬的奎洛茲仍活躍在科研一線,他坦言:“發(fā)現(xiàn)51 Pegasi b只是起點(diǎn),人類真正的目標(biāo)是找到像地球一樣的宜居星球——那里有液態(tài)水、適宜的大氣和溫度,可能孕育生命,甚至成為人類未來的第二家園。”
近30年來,人類已發(fā)現(xiàn)超過5000顆系外行星,但真正符合“宜居標(biāo)準(zhǔn)”的寥寥無幾。所謂“宜居星球”,需滿足三大條件:位于恒星“宜居帶”(表面溫度允許液態(tài)水存在)、巖石質(zhì)地(類似地球的固態(tài)表面)、擁有穩(wěn)定大氣層(抵御宇宙輻射)。要精準(zhǔn)篩選這類行星,需要奎洛茲團(tuán)隊(duì)的核心技術(shù)不斷升級(jí)。例如,新一代觀測(cè)設(shè)備(如歐洲南方天文臺(tái)的ESPRESSO光譜儀)在其技術(shù)指導(dǎo)下,精度已提升至0.1米/秒,足以捕捉地球大小的行星對(duì)恒星的引力牽引。2023年,奎洛茲團(tuán)隊(duì)利用該技術(shù)在距離地球35光年的紅矮星“Gliese 1061”周圍發(fā)現(xiàn)三顆處于宜居帶的巖石行星,其中“Gliese 1061 c”質(zhì)量約為地球的1.4倍,被視為最具潛力的宜居候選者。
單一技術(shù)難以全面判斷行星的宜居性。奎洛茲提出“多技術(shù)協(xié)同探測(cè)”方案,將徑向速度法與凌日法、直接成像法相結(jié)合。當(dāng)凌日法檢測(cè)到行星從恒星前方經(jīng)過時(shí),徑向速度法可同步測(cè)量行星的質(zhì)量和軌道參數(shù);直接成像法則能捕捉行星大氣光譜,分析是否存在氧氣、甲烷等生命標(biāo)志物。這種“三位一體”的探測(cè)模式,已成為當(dāng)前宜居星球篩選的主流方案。地面觀測(cè)易受大氣擾動(dòng)影響,奎洛茲團(tuán)隊(duì)正與多國(guó)航天機(jī)構(gòu)合作,推動(dòng)系外行星探測(cè)技術(shù)向太空延伸。例如,歐洲空間局的“柏拉圖”(PLATO)任務(wù)便采用了其優(yōu)化的凌日探測(cè)技術(shù),計(jì)劃在2030年前對(duì)100萬顆恒星進(jìn)行觀測(cè),目標(biāo)發(fā)現(xiàn)50顆以上與地球類似的宜居行星。
在奎洛茲看來,宜居星球探索的科學(xué)價(jià)值遠(yuǎn)不止于“星際移民”。“找到宜居星球,意味著我們能更深入地理解行星的形成與演化,甚至解答‘生命是否是宇宙的普遍現(xiàn)象’這一終極問題。”從實(shí)際應(yīng)用來看,系外行星探測(cè)技術(shù)的突破已帶動(dòng)多個(gè)領(lǐng)域發(fā)展。例如,為捕捉微弱恒星光譜研發(fā)的超高精度光譜儀,已被應(yīng)用于醫(yī)療檢測(cè)(如血液成分分析)和環(huán)境監(jiān)測(cè)(如大氣污染物檢測(cè));行星軌道模擬算法則為人工智能優(yōu)化提供了新思路。更重要的是,這項(xiàng)探索激發(fā)了全人類的科學(xué)熱情。奎洛茲表示:“當(dāng)孩子們看到我們發(fā)現(xiàn)的系外行星影像時(shí),他們會(huì)對(duì)天文學(xué)、物理學(xué)產(chǎn)生濃厚興趣——這是推動(dòng)科學(xué)進(jìn)步的最大動(dòng)力。”目前,全球已有20多個(gè)國(guó)家參與到系外行星探測(cè)項(xiàng)目中,形成了開放共享的科研生態(tài)。
對(duì)于人類文明而言,宜居星球的發(fā)現(xiàn)將是一次認(rèn)知的飛躍。若能在其他行星上發(fā)現(xiàn)生命存在的痕跡,將徹底改變?nèi)祟悓?duì)自身在宇宙中地位的認(rèn)知;即便短期內(nèi)無法實(shí)現(xiàn)星際移民,這些探索也將為人類保護(hù)地球、應(yīng)對(duì)氣候變化提供新視角——畢竟,地球仍是目前人類唯一的家園,而了解其他行星的環(huán)境演變,能讓我們更懂得珍惜和保護(hù)它。奎洛茲的系外行星技術(shù)從實(shí)驗(yàn)室走向太空探測(cè)一線,離不開專業(yè)平臺(tái)的資源對(duì)接與技術(shù)轉(zhuǎn)化支持。其中,贏諾脈得正扮演著鏈接諾獎(jiǎng)智慧與產(chǎn)業(yè)應(yīng)用的“橋梁”角色,為技術(shù)落地提供關(guān)鍵助力。











