在茫茫宇宙寻找“第二个地球”
■周雨豪
TTV反演技术想象图，右下角为利用TTV反演技术发现的Kepler725c行星。
地球在太阳系宜居带中的位置示意图。中国科学院云南天文台供图
茫茫宇宙中，是否还有另一颗像地球一样适合生命存在的行星？这一直是人类探索宇宙的重要问题之一。
今年6月，《自然·天文》杂志发布了一项重磅发现：中国科学院云南天文台牵头的国际研究团队，首次借助TTV反演技术，在一颗类太阳恒星的周围发现了一颗位于宜居带的“超级地球”——一颗名为Kepler725c的系外行星。
Kepler725c的发现，不仅在科学界引起反响，还吸引了社会各界的关注。其主要原因，是该星球具备一系列类地球的特征——它的质量是地球的10倍左右，直径约为地球的1.5倍，表面温度可能在0至30摄氏度之间，正好处于该星系恒星的“宜居带”。
人们据此展开猜测与联想：Kepler725c上是否有生命存在？能否真的成为适合人类移居的“第二个地球”？其背后还蕴藏着哪些科学奥秘？本期，我们共同关注。
揭开Kepler725c的神秘面纱
Kepler725c的发现，是中国科学院云南天文台顾盛宏研究员领导的国际研究团队，首次借助TTV反演技术（凌星时变法）完成的重大突破。
研究人员观测到，该恒星系统中一颗已知巨行星Kepler725b的过境时间有着异常偏移（有时提前37秒，有时延迟48秒），这种如“故障时钟”般的扰动，使他们推测出系统中还有一颗未被直接观测到的行星存在——“超级地球”Kepler725c由此“浮出水面”。
那么，究竟什么是“超级地球”？它真的和我们脚下的这颗蓝色星球相似吗？在天文学中，“超级地球”（Super Earth）并不是指某颗具体星球，而是一类质量在地球与冰巨星之间（大约1至10倍地球质量）的岩质行星。它们可能拥有坚硬地壳、大气层，甚至液态水，但并不意味着它们适合人类居住。
事实上，绝大多数被发现的“超级地球”都环境极端：要么是熔岩海洋横亘表面、极度高温的“炼狱星球”，要么是被潮汐锁定、永昼永夜的“冰火星球”。
然而，有一小部分“超级地球”，却具有温和气候、合适轨道、稳定恒星辐射与潜在大气层等条件，成为科学界寻找“第二个地球”的希望之光。
Kepler725c正是这样一颗“潜力行星”。它的宿主恒星Kepler725是一颗类太阳恒星，质量和温度与太阳相近，且拥有足够的寿命为行星提供长期稳定的能量。这使得Kepler725c在理论上具备液态水存在的可能性。在已知条件下，液态水是生命诞生不可或缺的基础。
Kepler725c的发现，意味着宇宙中还可能存在许多类似地球的行星。这些行星也位于各自恒星系统的宜居带内，为科学家在宇宙中寻找“第二个地球”带来了新的希望。
事实上，早在10年前，英国天文学家就发现了“超级地球”格利泽581d行星。这颗行星位于距离地球22光年的遥远宇宙空间，体积约为地球的3倍，质量约为地球的8倍，相关研究成果发表在《自然》杂志上。
作为最早被人类发现的“超级地球”，格利泽581d行星位于恒星宜居带内，外部环境构成与地球高度相似，具备生命起源的关键因素：基础分子、液态水、稳定的能量源以及适宜的气候条件。
从格利泽581d行星到Kepler725c行星，越来越多的“超级地球”逐渐进入人类视野。其中一些“超级地球”已被科学家确认不存在生命迹象，而另外一些正在持续探索中，探索的空间依然很广阔。
“超级地球”的陆续发现，或将最终证实：宇宙中，适宜生命存在的外部环境并非地球所独有，在太阳系之外，或许真的有一些星球，那里有海洋、陆地、大气，甚至某种形式的生命。
绘制星际迁徙的“坐标图”
人类对“超级地球”的执着探索，远不止出于对宇宙的好奇心，更是文明本能的危机感。我们向星空投去目光的背后，是对这颗蔚蓝星球未来命运的深切忧虑。
2023年，《全球足迹网络》发布数据显示，人类对自然资源的消耗速度已经超过地球可再生能力的1.7倍，石油、磷矿等战略资源正在耗竭。
生态方面，全球变暖趋势明显。根据联合国政府间气候变化专门委员会（IPCC）第六次评估报告显示，如果全球气温比工业化前水平升幅超过2℃，将导致约10%的陆地永久被海水淹没，10亿人口将受到极端气候直接威胁。
还有一些威胁来源于不稳定的天体。大约6500万年前，一颗小行星撞击地球，导致了恐龙灭绝。如今，美国国家航空航天局每年在地球轨道监测到的数千颗近地小天体，其中，有数十颗直径超过140米、轨道不稳定，如果任意一颗撞向地球，都将具备区域毁灭风险。
为了解决“地球问题”，世界各国加大对“超级地球”的探索，并不是不切实际的幻想，而是一条被越来越多国家证实的技术路径。
2021年，中国提出“地球2.0”项目，拟在未来发射多台高精度望远镜，全面扫描天鹅座至天琴座方向的恒星系统，目标是发现类似地球的宜居行星。
美国国家航空航天局的TESS任务自2018年起运行，截至2024年已发现超300颗潜在系外行星，其中包括多颗位于宜居带的“超级地球”候选行星。
如今在科学界，寻找“第二个地球”不再只是理论假设，它已成为天文学、行星科学、空间工程交叉推进的真实任务链条。这些项目的核心目标，不仅是寻找生命的踪迹，更是为未来人类星际迁徙绘制“坐标图”。
例如，比邻星b位于距离地球仅4.24光年的比邻星系统内，被认为是人类星际旅行的第一站候选地；格利泽581d、格利泽667Cc、Kepler186f等一批“超级地球”，已经具备基本物理建模框架，将为后续研究提供详细的模拟数据。
科学家据此推测，银河系内可能存在多达300亿颗处于恒星宜居带内的岩质行星。通俗地说，地球在宇宙里并不孤独，我们只是还没有能力接近那些潜在的“迁徙地”。
目前，美国国家航空航天局、欧洲航天局、中国科学院天文系统与中国航天科技集团、加拿大国家研究委员会等，均已在地外宜居带探测方面加大投入，形成全球竞合格局。
我们有理由相信，“超级地球”不仅是科研仪器在茫茫宇宙中寻找到的“亮点信号”，还可能是人类未来的备选家园。
“走出地球”的梦想能否成真
事实上，想要发现Kepler725c这一“隐藏行星”，并不容易。
由于行星本身不发光，主要反射宿主恒星的光芒，因此，系外行星相对于其宿主恒星显得十分黯淡，极易被恒星的光芒淹没。即便使用天文望远镜，科学家也难以区分行星与其宿主恒星的光。
值得人们重点关注的是，在本次“超级地球”的发现与研究中，中国科研团队应用了先进的TTV反演技术，成功发现了Kepler725c这一“隐藏行星”。该方法通过测算已知行星凌星时间的微小波动，反推出系统中存在未直接观测到的引力源。这一技术被认为是“暗行星探测”的里程碑。
环顾世界，这也是国际上首次应用TTV反演技术，在类太阳恒星周围的宜居带中成功发现此类行星。
此外，美国国家航空航天局的詹姆斯·韦布空间望远镜（JWST）也提供了重要的技术支持。该望远镜具备强大的红外光谱观测能力，已成功探测到部分系外行星的大气层中存在水蒸气、二氧化碳与甲烷等生命相关分子。例如，在距离地球约120光年的K218b行星的大气中，该望远镜就检测到了潜在生命化学标记物——甲硫醇（CH3SH）的存在可能。
多技术集合，助力科学家发现“隐藏行星”。根据中国科学院云南天文台专家介绍，这次“超级地球”的发现与后续研究，也将为我国未来的空间天文任务，如中国载人航天工程巡天空间望远镜（CSST）、“地球2.0”项目等提供新的观测目标和技术支持。
未来，中国科学院云南天文台的相关研究团组还计划将TTV反演技术应用于寻找更多的系外行星系统，从而发现更多“隐藏”在类太阳恒星和红矮星宜居带中的系外行星。在国际合作方面，他们也将与全球科学家共同推动对系外类地生命的探索。
不过，尽管Kepler725c行星的宜居条件令人兴奋，但科学家对其是否存在生命仍持谨慎态度。
判断一个“超级地球”上是否存在生命，需要综合考虑大气成分、辐射水平、地质稳定性、磁场强度等多种因素。例如，2016年被广泛讨论的“超级地球”比邻星b行星，虽然距离地球较近，但该星球上存在剧烈的耀斑活动，可能剥离行星大气层，使其表面暴露于宇宙辐射中，难以维持生命。
反观Kepler725c行星，其宿主恒星更年轻、磁场活动更剧烈，这些磁场活动可能对行星大气造成持续侵蚀，或将影响生命的存在。
尽管前路漫长，但人类对于“星际未来”的希望从未泯灭。
据悉，欧洲航天局预计将在2026年发射空间望远镜，计划在6年内监测上百万颗恒星，重点寻找宜居带内“类地大小、类地轨道”的行星；美国国家航空航天局的“Artemis计划”则将建立月球基地，为未来深空探测积累经验；还有一些国家对星际导航与授时系统提前布局，利用“毫秒脉冲星”建立无需依赖地球的宇宙GPS网络，使人类具备在星际空间中独立定位与通信的能力，为未来跨星系飞行构建“数字航道”……
正如著名天体物理学家斯蒂芬·霍金曾说：“人类若想延续文明，必须走出地球，走向星际。”随着技术的不断发展，在遥远的未来，科幻电影中的“太空移民”场景或将成为现实。
