宇宙寻亲 新路径
文 |《瞭望》新闻周刊记者 王贤思
浩瀚宇宙，是否只有地球存在生命？
当地球不再宜居，是否有其他星球可作人类的栖息地？
寻找地球“表亲”，人类步履不停。
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发现开普勒-725c这颗“超级地球”，标志着科学家在找寻技术上又 迈出关键一步. “这类似于通过观察时钟走得快慢，来判断是否有只‘ 看不见的手’在拨动指针。” |
近期，由中国科学院云南天文台科学家领衔的国际联合研究团队，在类太阳恒星开普勒-725宜居带发现了一颗质量为地球10倍、可能孕育生命的“超级地球”开普勒-725c。这一发现为地球人寻亲的漫长旅程又添一笔。
这是科研人员首次利用凌星中间时刻变化（Transit Timing Variation）反演技术（以下简称“TTV反演技术”），通过分析行星引力干扰引发的微小凌星时刻变化，成功推断并发现隐藏的“超级地球”。这为未来找到地球的更多宇宙“亲戚”提供了一种新途径。
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利用 TTV 反演技术发现的“隐藏”在类太阳恒星宜居带内的 行星开普勒 -725c 中国科学院云南天文台供图 |
茫茫星海觅“亲缘”
人类寻找系外宜居行星的历史，堪称一部“宇宙家谱”的编纂史。
作为天文学的基础研究前沿之一，探索系外宜居行星，关乎“地球是不是唯一一颗有生命的星球”以及“行星如何成为生命摇篮”等人类关心的重大问题。
1995年，瑞士天文学家在太阳系外发现一颗围绕类太阳恒星运行的类木行星飞马座51b，开启了类太阳恒星周围系外行星探索新时代。
30年来，全球科研人员采用多种方法从多维度探测寻找地球“表亲”。截至2025年6月，人类已确认发现5979颗系外行星，分布在4483个行星系统中，包括气态巨行星、气态类海王星、亚海王星、“超级地球”和类地行星等。但适合类地生命生存的行星，少之又少。
中国科学院云南天文台研究员王晓彬介绍，在浩瀚宇宙中寻找地球“表亲”，就像在茫茫人海中寻找失散多年的家人。宿主恒星的光谱型、行星的类型、行星是否位于宜居带等关键信息，共同指向行星与地球的“亲缘”关系以及孕育生命的可能性。
发现开普勒-725c这颗“超级地球”，标志着科学家在找寻技术上又迈出关键一步。
开普勒-725c的宿主恒星开普勒-725，是一颗距离太阳系约2472光年的类太阳恒星，年龄大约16亿岁，与太阳光谱型相似。中国科学院云南天文台副研究员孙磊磊说，“它比太阳‘年轻’许多，表面的磁场活动更为剧烈，可能带来频繁的太阳耀斑等现象。最终能探测到活跃的开普勒-725周围宜居带的‘超级地球’，殊为不易。”
开普勒-725c的质量约为地球的10倍，绕开普勒-725运行一圈大约需要207.5天，与地球一年的公转周期相差不大。
更为重要的是，开普勒-725c恰位于开普勒-725的宜居带内。在一个行星系统内，温度适宜，可使水以液态形式存在于行星表面的范围被称作宜居带。“液态水是诞生地球碳基生命的关键。”孙磊磊补充说，开普勒-725c是否真正具备类地生命存在的条件，还有赖对其宜居性进一步探究。
用“心跳”捕捉隐藏行星
天文学家普遍认为，本次“超级地球”的发现与研究，建立了一个发现类太阳恒星宜居带内低质量系外行星的新途径，即TTV反演技术。
“找到一种新途径，提供一种新工具，比发现‘超级地球’更令人振奋。”中国科学院云南天文台研究员顾盛宏说。
此前，天文学家主要依赖两种方法发现较低质量的系外行星。一种是视向速度法，通过检测宿主恒星在视线方向是否被行星拖拽得轻微摆动来发现行星。另一种是凌星法，通过测量行星遮挡宿主恒星发出的光来发现行星。由于宇宙辽阔、观测精度不够，对于像地球这样体积小、轨道远离宿主恒星的行星而言，这两种方法都很难奏效。
行星自身在可见光波段并不发光，主要靠反射宿主恒星的光，加之开普勒-725c距离我们约有2500光年，相比宿主恒星开普勒-725，开普勒-725c十分暗淡，难以被太空望远镜捕捉。孙磊磊介绍，直到科学家们利用TTV反演技术“揪”出它的踪迹。
系外行星系统如果拥有多颗行星，行星之间的引力相互作用会对行星的运动产生影响。TTV反演技术，即是通过测量系统中其他行星经过宿主恒星表面的时刻相对其公转轨道周期的微小偏离，推断待探测行星的存在。“这类似于通过观察时钟走得快慢，来判断是否有只‘看不见的手’在拨动指针。”顾盛宏解释。
TTV反演技术可有效弥补视向速度法和凌星法的不足。孙磊磊介绍，这一技术不需要直接观测待发现行星遮挡宿主恒星的过程，也不需要测量宿主恒星在视线方向的轻微摆动。
捕获开普勒-725c，验证了TTV反演技术的有效性，为寻找更多“隐藏”在类太阳恒星和红矮星宜居带中的系外行星提供一条新路径。
星际“串门”有多远
“宇宙寻亲”并非一时热情，而是科学界持续推进的重要战略任务。目前，“中国空间站巡天空间望远镜（CSST）”“地球2.0（ET）”等一系列空间科学项目正在稳步推进。未来，科学家将利用更高分辨率、更广视野的空间观测平台，专注于发现更多宜居系外行星，并对其开展深入研究。
“此次发现开普勒-725c所建立的新通道以及今后的相关研究结果，将为中国未来的空间天文任务提供新的观测目标和探测技术支持。”王晓彬说。
利用TTV反演技术实现成功探测，为更多宜居系外行星空间探测任务提供了方法论支持。辅以大数据与人工智能辅助筛选，深空探测能力有望进一步提升，TTV信号背后的更多“隐藏行星”或将现身。
下一步，研究人员将结合系外行星透射光谱、发射光谱和直接成像技术等其他观测手段，对相关宜居带行星是否真正具备类地生命存在条件，做进一步研究。
“我们这代人，正在打开通向宇宙的第一扇门。”顾盛宏说，距离真正开展星际探索，人类还有很多的研究要做、很长的路要走。
我国空间科学实现多点突破
24日召开的中国科学院空间科学先导专项成果发布会透露，该先导专项自2011年启动实施，截至目前已成功研制并发射“悟空”号、实践十号、“墨子号”、“慧眼号”、“太极一号”、“怀柔一号”、“夸父一号”和“天关”卫星等八颗科学卫星，取得了一系列重大原创成果，创造多项中国第一甚至世界首次。
得益于这些空间科学卫星任务的扎实推进，我国空间科学实现了从“跟跑”“并跑”到部分领域“领跑”的历史性跨越，整体呈现多点突破、集群迸发的强劲发展态势。同时，先导专项也带动了尖端有效载荷和卫星平台技术的跨越式发展。（记者沈慧）
中国空间科学创新发展进入“快车道”
11月24日，中国科学院国家空间科学中心召开空间科学先导专项（以下简称“专项”）最新亮点成果发布会，集中发布了空间科学卫星在宇宙暂现天体、宇宙线传播、太阳爆发等领域取得的系列重大科学突破。
中国科学院院士、中国科学院国家空间科学中心主任、空间科学（二期）先导专项负责人王赤表示，作为我国首个系统性支持空间科学研究的计划，专项的实施标志着我国空间科学创新发展进入“快车道”，实现了从“跟跑”“并跑”到部分领域“领跑”的历史性跨越，推动中国空间科学家逐步走向世界舞台中央。
创造多项中国第一乃至世界首次
专项自2011年启动实施以来，已成功研制并发射“悟空”号、实践十号、“墨子号”、“慧眼”卫星、“太极一号”、“怀柔一号”、“夸父一号”和“天关”卫星等八项科学卫星任务，取得了一系列重大原创成果，创造多项中国第一乃至世界首次。
“十五年来，专项集中体现了科学研究不断向‘四极’方向拓展与深化的特点。”王赤说，极宏观方面，“天关”卫星绘制出国际首个X射线全天天图；极微观方面，“悟空”号获得了迄今为止世界上最精确的宇宙射线电子、质子、氦核和硼核能谱精细结构；极端条件方面，“慧眼”卫星首次直接测量到宇宙最强磁场，探测到距离黑洞最近的高速喷流；极综合交叉方面，各科学卫星实现了科学、技术、工程的高度融合发展。
国际专家高度评价了中国空间科学成果。德国图宾根大学教授安德烈亚·圣安杰洛表示，“慧眼”卫星已成为国际高能天体物理领域不可或缺的重要观测平台，不仅解决了天体物理领域的若干重大科学问题，还将数据应用于地球科学研究，充分发挥了卫星的效能。俄罗斯约飞研究所研究员德米特里·斯文金认为，“怀柔一号”取得了一批独特的原创成果，在伽马射线暂现源探测研究领域发挥了重要作用。
在取得科学突破的同时，专项也带动了尖端有效载荷和卫星平台技术的跨越式发展。我国突破了星地光路对准等关键技术，建成国内首个国际水准的X射线标定束线，研制出国际上领先1至2个数量级的大视场、高灵敏度龙虾眼X射线望远镜，实现了卫星平台与载荷的一体化设计。
开创多个国际合作新范式
专项还积极开展全方位、多层次的国际合作，开创了多个国际合作新范式。各卫星任务通过组建国际科学团队、推动数据共享，开展联合观测，不断提升科学卫星的国际影响力与效益。
“‘天关’卫星是由中方主导，欧洲空间局、德国和法国共同参与的国际合作项目。”王赤举例道，在这个项目中，欧洲空间局首次以“机遇任务”的方式参与中国空间科学任务，提供了一套“天关”卫星后随X射线望远镜的聚焦镜组件。
同时，中国科学院和欧洲空间局还首次开展了任务级全方位、全周期的深度合作项目——“微笑”卫星。“中欧双方联合顶层策划、征集遴选，并合作开展方案设计、工程研制及数据分析与利用，中方负责卫星平台和三台有效载荷的研制，欧方负责火箭发射和一台载荷以及载荷舱的研制，中欧双方共同负责科学应用系统的建设和运行。”王赤说。
接下来，中国科学院国家空间科学中心将聚焦宇宙起源、空间天气起源、生命起源等重大前沿问题，在“十五五”期间组织实施包含“鸿蒙计划”“夸父二号”、系外地球巡天、增强型X射线时变与偏振空间天文台在内的太空探源科学卫星计划，力争在宇宙黑暗时代、太阳磁活动周、系外类地行星探测等领域实现新突破。
王赤表示，通过这些空间科学卫星任务的推进，中国空间科学将在更多方向上实现从“并跑”向“领跑”的跨越，持续产出更多关键性、原创性、引领性重大科技成果，有力支撑高水平科技自立自强，实现我国空间科学、空间技术、空间应用全面发展，为航天强国和科技强国建设作出标志性贡献。（记者 陆成宽）
多颗卫星刷新宇宙认知！
中科院空间科学先导专项发布新成果
“悟空”“慧眼”“怀柔一号”“夸父一号”和“天关”卫星进展如何？我国空间科学呈现出怎样的发展态势？11月24日下午，中国科学院国家空间科学中心在北京召开空间科学先导专项最新亮点成果发布会，集中发布了空间科学卫星任务在宇宙暂现天体、宇宙线传播、太阳爆发等领域取得的系列科学突破。
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图为发布会现场。新华社记者 胡喆 摄 |
我国空间科学呈现多点突破发展态势
中国科学院空间科学先导专项自2011年启动实施，已成功研制并发射“悟空”号、实践十号、“墨子号”、“慧眼号”、“太极一号”、“怀柔一号”、“夸父一号”和“天关”卫星等8项科学卫星任务，取得一系列重大原创成果，创造多项中国第一乃至世界首次。
中国科学院院士、中国科学院国家空间科学中心主任王赤介绍，作为我国首个系统性支持空间科学研究的计划，该专项标志着我国空间科学创新发展进入“快车道”。
15年来，专项集中体现了科学研究不断向“四极”方向的拓展与深化：极宏观方面，绘制出国际首个X射线全天天图；极微观方面，获得了迄今为止世界上最精确的宇宙射线电子、质子、氦核和硼核能谱精细结构；极端条件方面，首次直接测量到宇宙最强磁场，探测到距离黑洞最近的高速喷流；极综合交叉方面，实现了科学、技术、工程的高度融合发展。
在取得科学突破的同时，专项也带动了尖端有效载荷和卫星平台技术的跨越式发展，建立了“首席科学家+工程两总”的新型任务体制，培养出一批领军人才与创新团队，涌现出众多勇挑重担的青年科研骨干。
专项还积极开展全方位、多层次的国际合作。“微笑”卫星是中国科学院和欧洲空间局首次进行任务级全方位、全周期的深度合作项目。“天关”卫星由中方主导，欧空局、德国和法国共同参与，是欧空局首次以“机遇任务”的方式参与中国空间科学任务。
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| “慧眼号”在黑洞、中子星和伽马射线暴等天体研究取得系列成果。 （中国科学院国家空间科学中心供图） |
5大科学卫星取得新发现
“天关”卫星首席科学家、中国科学院国家天文台研究员袁为民介绍，“天关”卫星发现新型X射线暂现源EP241021a，为理解这类神秘暂现天体提供关键线索；探测到银河系内X射线暗弱爆发EP240904a，为发现恒星级黑洞开辟新途径；首次探测到的暂现源EP240801a，对传统伽马暴分类提出了挑战。
“慧眼号”首席科学家、中国科学院高能物理研究所研究员张双南介绍，“慧眼号”在地球大气层的密度测量、银河系内黑洞吸积爆发的耀发机制、吸积毫秒脉冲星的辐射机制和表面磁场、中子星表面核燃烧的点火位置、最亮伽马射线暴的最小光变时标等方面取得丰硕成果。
“怀柔一号”首席科学家、中国科学院高能物理研究所研究员熊少林介绍，“怀柔一号”发现致密星并合产生的伽马暴中存在新的子类型，拓展了人们对引力波电磁对应体的认知；揭示全新的磁陀星爆发模式，对理解其爆发机制具有重要意义；通过发现一组独特的周期性粒子沉降事件，深化了对近地轨道空间辐射环境的认识。
“悟空”号首席科学家代表、中国科学院紫金山天文台副台长范一中介绍，“悟空”号在国际上首次实现1 TeV/n以上能区次级宇宙线硼能谱的精确测量，以8倍标准偏差高置信度发现其变硬结构。硼能谱指数变化幅度是质子、氦核等初级宇宙线能谱指数变化幅度的两倍，表明其变硬可能源于传播效应，这对揭示宇宙射线传播机制有重要意义。
“夸父一号”首席科学家代表、中国科学院紫金山天文台研究员苏杨介绍，“夸父一号”观测发现，高能C级耀斑与日冕物质抛射的关联率远低于预期值及传统模型，在127例高能C级耀斑中，仅有5例伴随有日冕物质抛射，且均为喷流产生的窄日冕物质抛射。这为破解太阳爆发机制和高能粒子起源提供了新线索。
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“怀柔一号”在探测遥远宇宙天体等方面取得系列成果。 （中国科学院国家空间科学中心供图） |
持续布局前沿任务
面向未来，聚焦宇宙起源、空间天气起源、生命起源等重大前沿问题，中国科学院国家空间科学中心在“十五五”期间将组织实施包含“鸿蒙计划”“夸父二号”等在内的太空探源科学卫星计划，力争在宇宙黑暗时代、太阳磁活动周、系外类地行星探测等领域实现新突破。
王赤表示，通过这些空间科学卫星任务的扎实推进，中国空间科学将持续产出更多关键性、原创性、引领性重大科技成果，有力支撑高水平科技自立自强，实现我国空间科学、空间技术、空间应用全面发展，为航天强国和科技强国建设作出标志性贡献。（记者胡喆）
再探宇宙奥秘！我国将发射四大科学卫星
“人类在宇宙中是否孤独？”这份跨越时空的终极好奇，正驱动着系外行星探测的前沿探索。记者11月24日在中国科学院空间科学中心采访时了解到，我国在“十五五”时期计划发射四个科学卫星任务，探索宇宙深处的奥秘，破解关乎人类认知边界的谜题。
鸿蒙计划：赴月背听“宇宙婴儿啼哭”
如果把宇宙比作一个成长中的孩子，那它“婴儿时期”的哭声可能就藏在月球背面。我国“鸿蒙计划”首颗探源卫星将率先启程，随后和10颗卫星组成低频射电望远镜阵列，奔赴这片宇宙中安静的“收音室”，捕捉到宇宙大爆炸后，第一颗恒星诞生前那段“混沌时光”的微弱信号。
“那是宇宙诞生后几亿年的‘黑暗时代’，既没有恒星发光，也没有星系形成，却藏着宇宙结构演化的关键密码。”天文学家解释，“鸿蒙计划”将通过分析这些原始射电信号，还原宇宙从“一片漆黑”到“星光初现”的神奇过程，相当于为宇宙拍摄“婴儿照”。
夸父二号：“直视太阳两极”的太空摄影师
人类对太阳的观测从未停止，但它的“南北极”却始终蒙着神秘面纱。“夸父二号”将创下国际先河——成为首个绕行至太阳极区上空的探测器，像一位架起长焦镜头的高空摄影师，直接凝视太阳的“两极容颜”。
太阳极区是太阳磁场活动的“心脏地带”，所有太阳风暴、耀斑等剧烈活动的根源都藏于此。“以往我们只能‘侧面打量’太阳，夸父二号将实现‘正面透视’。”据介绍，卫星获取的极区磁场数据，能让人类提前预知太阳风暴来袭，更能揭开“太阳如何影响地球”的深层关联。
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| 11月24日，中国科学院院士、中国科学院国家空间科学 中心主任王赤在发布会现场介绍空间科学先导专项整体进展。 新华社记者 金立旺 摄 |
系外地球巡天卫星：为人类寻找“第二家园”
“地球是宇宙中的孤独绿洲吗？”这个问题将由我国系外地球巡天卫星给出更精准的答案。这颗专门“追星找家”的卫星，将重点锁定和地球大小相当、处在恒星宜居带的“地球2.0”。
“如果能找到‘地球2.0’，不仅能为生命存在提供关键线索，更能为人类未来星际探索开辟新路径。”中国科学院院士、中国科学院国家空间科学中心主任王赤表示，随着探测技术的不断升级，人类距离破解宇宙孤独之谜、找到宇宙“邻居”的那一天将不会遥远。
eXTP空间天文台：闯入“宇宙禁区”的“物理学家”
黑洞视界边缘的时空扭曲、中子星表面的极端环境——这些地球上无法模拟的“宇宙实验室”，将迎来eXTP空间天文台的探访。这颗飞行在地球大气层之外的“物理学家”，专门观测“宇宙禁区”。
“在黑洞周围，引力强到能让光线‘拐弯’。”科学家介绍，eXTP将通过捕捉这些极端天体的X射线信号，检验爱因斯坦预言的极限，探寻超越现有物理学框架的“新规律”。
发起探索：破解更多宇宙谜题
从月球背面的“宇宙收音”到太阳极区的“磁场探秘”，从系外星空的“家园搜索”到极端天体的“物理实验”，面向“十五五”，中国这些科学卫星将陆续升空，构建起覆盖“宇宙起源—太阳活动—地外生命—极端物理”的探测网络。
“每一次探测，都可能改写我们对宇宙的理解。”王赤表示，中国正以独特的智慧，向宇宙深处发起探索。（记者胡喆）
25/11/2025
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