火星是否存在生命？月球背后是怎樣的？……太陽系儼如巨大的“寶藏盲盒”，而人類在最近的60余年里，正在將它慢慢打開——
近日，我國發(fā)布首個國家空間科學規(guī)劃《國家空間科學中長期發(fā)展規(guī)劃（2024—2050年）》（下稱規(guī)劃）提出，未來25年，我國空間探測在從月球、火星，再飛向更遠的木星、金星，乃至太陽系邊際。
中國空間站建成我國首個太空實驗室；嫦娥六號從月球背面帶回了1935.3克的月壤樣品；“天問一號”開啟我國火星探測的序幕，“天問二號”也將于2025年飛向小行星取樣……這些，只是我國“太陽系考古”的啟幕。
作為我國空間科學規(guī)劃的一項重要任務(wù)，“太陽系考古”要去哪里？怎么干？還有哪些未解之謎有待破解？連日來，潮新聞記者專訪參與前期規(guī)劃討論，以及參與“考古”任務(wù)的“國家隊”專家。
國家天文臺阿里觀測站上空的星空。圖源新華社
“太陽系考古”：第一站瞄準月球
“太陽系考古”第一站，便是距離地球最近的衛(wèi)星——月球。在這顆充滿浪漫色彩和無限遐想的天體上，我國空間探測成果舉世矚目。比如今年，中國探月工程“嫦娥六號”任務(wù)完成人類史上首次月背采樣，引發(fā)國際社會轟動。
10月15日，“嫦娥六號”從月球背面采樣帶回的月壤在第75屆國際宇航大會上首次面向全球展出。目前，中國載人月球探測工程登月階段任務(wù)已全面啟動實施——
“嫦娥七號”將于2026年前后發(fā)射，對月球南極的環(huán)境和資源進行勘測；“嫦娥八號”將于2028年前后發(fā)射，驗證月球資源就地利用，為月球科研站建設(shè)奠定基礎(chǔ)；2030年前實現(xiàn)中國人首次登陸月球，2035年前后，我國要建設(shè)月球科研站的基本型。
2024年6月4日7時38分，嫦娥六號完成世界首次月球背面采樣和起飛。這是當日在北京航天飛行控制中心屏幕上拍攝的嫦娥六號取樣回放畫面。圖源新華社
有了清晰的探月時間表以及密集探月進展，月球的神秘面紗，正在“考古”中一層層揭開。
國新辦15日舉行新聞發(fā)布會消息，科學家對“嫦娥六號”采樣月壤的初步的物理、化學成分和結(jié)構(gòu)的探測已經(jīng)完成。能從中看到月球早期演化和月球背面火山活動。再通過“嫦娥五號”月球樣品研究進一步研究發(fā)現(xiàn)，在1.2億年前月球還是有火山活動。
參與早期規(guī)劃討論的中國航天局探月與航天工程中心科學顧問、中國地質(zhì)大學（武漢）地球科學學院教授肖龍，是名資深“太陽系考古專家”。目前，肖龍正在研究月球熱演化歷史，解答月球是否還會火山噴發(fā)等問題，以及月球受到的撞擊歷史追溯太陽系演化歷程。
肖龍正在繼續(xù)“考古”的還有地月系統(tǒng)的模式是否可以用到其他天體，以及月球巖漿洋過程是否也曾在火星、金星和水星等發(fā)生……在他的研究里，月球有待深入“考古”，“把月球搞明白了，可以解答很多‘太陽系考古’問題?！?/p>
科學家們普遍認為，38億年前，月球受到非常劇烈的天體撞擊，形成眾多撞擊坑和環(huán)形山，這與太陽系形成過程相關(guān)。而月球是距離地球最近的行星，探測相對容易，它的演化也與地球、太陽系密切相關(guān)。對月球的研究可以為認識早期地球提供非常重要的參考依據(jù)。
2024年6月25日14時7分，嫦娥六號返回器攜帶來自月背的月球樣品安全著陸在內(nèi)蒙古四子王旗預(yù)定區(qū)域，探月工程嫦娥六號任務(wù)取得圓滿成功。圖源新華社
飛向深空，尋找“下一個地球”
潮新聞記者求證到，“太陽系考古”一詞曾出現(xiàn)在太陽系邊際探測中，如今，意味著我國空間探測從月球、火星，接著向外拓展到100倍日地距離的太陽系邊際。
專家們分析，“太陽系考古”周期預(yù)計將橫跨千年，本質(zhì)仍是對太陽系的探索。其主要有兩個重要科學目標：一方面，追溯太陽系演化歷史，比如原始星云盤如何演化成如今的太陽系；另一方面，根據(jù)“考古”日地關(guān)系、位置、質(zhì)量等，在太陽系近鄰恒星的周邊尋找“第二個地球”。
參與規(guī)劃研討的“太陽系考古專家”、中國科學院紫金山天文臺“行星科學與深空探測實驗室”主任、首席研究員季江徽，長期從事系外行星探測以及地外生命探尋等科研項目，他在“太陽系考古”中主要承擔“尋找近鄰宜居行星”相關(guān)工作。
“在30多光年外的100個類太陽型恒星周邊，尋找‘第二個地球’。即使找到曾經(jīng)有過的生命跡象，也將是突破性發(fā)現(xiàn)?！奔窘障虺毙侣動浾呓榻B，這像是給近鄰恒星系統(tǒng)的行星進行全面“人口普查”。
“近鄰宜居行星巡天計劃”科學目標示意圖（2022年6月繪制）。新華社發(fā)（中國科學院紫金山天文臺供圖）
為此，中國科學院紫金山天文臺通過系列重大科學問題牽引，聯(lián)合國內(nèi)相關(guān)單位制定了空間科學系外宜居行星探測的路線圖。根據(jù)規(guī)劃進度，我國計劃在2028年前后，將1.2米口徑高精度天體測量“巡天望遠鏡”——近鄰宜居系外行星探測衛(wèi)星發(fā)射到日地拉格朗日L2點軌道，這是一個距離地球150萬公里的優(yōu)良天文觀測點，知名的美國“詹姆斯·韋伯”望遠鏡、歐洲蓋亞望遠鏡，均在此運轉(zhuǎn)。
一旦通過“巡天望遠鏡”發(fā)現(xiàn)類似地球的宜居行星后，科研工作者們會對其“考古”，研究行星大氣層是否含有氧氣、水，并探尋生命跡象?！斑@類研究為人類移民外星球?qū)ふ曳较?。”為此，季江徽及其團隊已經(jīng)進行了長達十余年的研究。
太陽系外第一顆行星，在1995年由兩位瑞士天文學家發(fā)現(xiàn)，兩人于2019年獲諾貝爾獎物理學。在最近30年里，人類已經(jīng)發(fā)現(xiàn)了超過6000多顆系外行星。不過，遺憾的是，類太陽型恒星周圍宜居帶的“地球”至今沒有發(fā)現(xiàn)。
這無疑成了“太陽系考古”的難題之一。對天文學家來說，尋找地外生命時間非常緊迫，任務(wù)也極其重要。
“近鄰系外宜居行星的探測與表征是未來系外行星研究的前沿方向。依托近鄰宜居系外行星探測任務(wù)，我們正在對標太陽與地球關(guān)系、軌道、質(zhì)量等參數(shù)，將來可在近鄰類太陽型恒星的宜居帶中尋找‘第二個地球’?！奔窘障虺毙侣動浾呓榻B，“太陽系考古”中積累的技術(shù)、經(jīng)驗，也將推動他們探尋地外生命，這將是諾獎級別的標志性成果。
宇宙之謎，我們慢慢去揭開
我國開展“太陽系考古”消息官宣后，沖上熱搜，網(wǎng)友們深感震撼，“這是新聞，還是科幻小說？”“是不是有生之年可以見到外星人了？”……確實，這激動人心的消息意味著，太陽系的千古之謎，有望在接下來的“考古”中被揭開。
人教版高中地理必修一的太陽系插圖。圖片來源人教網(wǎng)
比如太陽系，和地球最相似的行星是火星。盡管表面寒冷、干旱，大氣層輕薄的火星，被很多科學家認為，曾經(jīng)溫暖潮濕適合生命形成。對此，不少天文研究者思考，火星是否可以為地球衰老路徑、速度提供參考？
類似的宇宙之謎還有很多，”太陽系邊際到底在哪？”“太陽系會有第九大行星嗎？”“木衛(wèi)二真的有海洋嗎？”……就拿太陽系邊際界定來說，科學界有不同說法，空間物理學家普遍認為，地球80-100個日地距離的地方，可以將其視為太陽系邊際。
但是距離太陽越遠的星球，也代表著星球環(huán)境更為糟糕，缺少陽光，地表陰暗、極寒。由此可見，“太陽系考古”并非易事。
季江徽認為，“太陽系考古”要根據(jù)不同類型行星特征針對性展開，比如火星在太陽系演化中承擔不同角色，記錄了不同時期演化過程，“通過把這些代表性天體搞明白了，太陽系的歷史也就清晰了”。
潮新聞記者了解到，盡管太陽系約已發(fā)現(xiàn)100萬顆小行星，但是目前有照片的只有約20顆，其中一張“戰(zhàn)神”小行星圖塔蒂斯的光學圖像是由“嫦娥二號”拍下的?？梢灶A(yù)見的是，“太陽系考古專家”需要突破的困難，還有很多。
接來下，我國對“太陽系考古”也邁開步伐。2025年5月，“天問二號”將對近地小行星采樣，研究小行星演化和太陽系早期歷史；2030年前后，“天問三號”“天問四號”將分別完成火星采樣返回，探測木星及其衛(wèi)星……
“一步步往外飛，預(yù)計到2050年，我國的空間探測器會穿越整個太陽系?！毙埾虺毙侣動浾呓榻B，現(xiàn)在是技術(shù)積累、人才培養(yǎng)階段，將來在能源新動力支持下，我國探測器會飛往海王星、冥王星，以及更加遙遠的太陽系邊際。
專家們認為，在今后的“太陽系考古”中，發(fā)現(xiàn)第九大行星并非沒有可能；或許“第二個地球”也將被發(fā)現(xiàn)……但“考古”順利推進，一方面還需航天科技支撐。按照美國“旅行者一號”探測器飛行速度，從地球飛往太陽系邊際需要四五十年。那么，如此久遠的路途，又該如何續(xù)航？
關(guān)于探測器的能源動力問題，也是前期規(guī)劃研討的焦點話題?！啊栂悼脊拧贡瓶臻g核動力技術(shù)的研發(fā)?！奔窘障虺毙侣動浾弑硎?，科學目標與空間探測技術(shù)，兩者相輔相成、相互促進。有了新技術(shù)賦能，未來人類也會邁向更廣闊的“星辰大?！保酥溜w出太陽系，實現(xiàn)星際航行、太空移民。
浩瀚太空，探索也將永無止步?！疤栂悼脊拧北闶俏覈臻g探索，邁向深空的堅實一步?！翱脊拧毕胥@石般閃亮的星星，成為宇宙的永恒話題。
