搜寻系外生命信号的天邻计划（I）

　　自懵懂之日起，初探生死之后，不思则已，一思则感极恐。“我”为何有幸“投胎”为人？且有幸生于和平发展年代？然则，为何又会死？我死之后，宇宙会不会哀痛而“哭死”？等下，宇宙是什么？它从何而生？会不会死？别的星球有生命吗？我死之后会去别的星球重生吗？对了，喝孟婆汤一定要假喝，不要真吞下去了，切记切记！

　　幼时真是目空一切，心比天高，美曰“有理想”。有人说过，“做人要是没有理想，那和咸鱼有什么区别”，深以为然。

　　每每想起宇宙和生命的起源及终结，头疼、心怯却又好奇不已。也因此，儿时的梦想是成为宇航员。“世界这么大，我想去看看”。但眼睛近视以后，上天的机会没了，那就学天文吧，用望远镜也可以看。而且，据说学天文都要读研究生，或许某天可以很帅地说：“扫地只不过是我的表面工作，我真正的身份是一位研究僧”。

　　进入北大天文系之后，我一度也很彷徨。尽管天文是个小众学科，但其研究对象却很大、很多，比如当时极为热门的星系宇宙学、类星体、恒星形成，不太热门的脉冲星、行星状星云等等。学什么呢？都有点兴趣，但也没觉得太有意思，直到2003年的一个讲座。

　　那时，距离日内瓦大学的Mayor和Queloz教授发现第一颗围绕主序星的系外行星已有8年。这一发现，揭开了系外行星研究的序幕，引发了国际天文界极大的热情，师徒二人也因此获得2019年诺贝尔物理学奖。然而，上个世纪末的网络并不发达，加上当时从事相关研究的中国天文学家极少，欧美竞相追寻和研究系外行星的热潮尚未传到中国。

图1. 2019年诺贝尔物理学奖得主（图源：瑞典皇家科学院）

　　2003年，华裔天文学家林潮教授来北大做了个关于行星形成的报告，点燃了我心中浓烈的好奇心，不禁幻想这些系外行星里会有什么样的外星生物，以及如何能够找到他们。其时，我已提出利用多波段测光方法可以研究行星大气，可惜思路有点太超前，被骂得体无完肤，掩面而走。“我要写一个惨字”，但我不会放弃它的。

图2. 某白矮星的视向速度变化，周期信号明显可见（图源：王炜，未发表数据）

　　几经周折，我于2008年赴德国马普天文所跟所长Thomas Henning教授开展博士后工作期间，才开始正式接触这个领域。当时的课题之一是利用视向速度方法搜寻白矮星周围的行星。当然，我们的目标是光谱中有金属线的特殊类型白矮星。我们发现了一颗白矮星的视向速度可能存在周期性变化（图2），奈何精度不够，信者寥寥，以至于多次投稿被拒。“我要写一个惨字”，但我不会放弃它的。

图3. 我国天文学家首次测量到的系外行星热辐射（红色数据点），结合模型光谱，成功限制了它的化学成分（图源：Wang et al. 2013）

　　与此同时，我也开始探索和学习如何研究系外行星大气。这样的研究对观测精度要求很高，对观测设备和观测模式有特殊的要求，当时并没有多少成功的经验。写了很多个“惨”字之后，终于在2013年完成了第一次成功的观测和数据分析，精度达到了万分之1.7，成功测量了一颗热木星的温度，限制了其大气的化学成分（图3）。还好没放弃，觉得离搜寻外星生命又进了一步了。

　　研究太阳系外是否存在生命，在21世纪之前都像是玄学，在1961年前更是，那时还没有发现任何系外行星，更别说把生物和天文结合起来了。德雷克教授于1961年提出了著名的德雷克公式，用于推测在银河系内，可以与我们接触的外星智慧文明数量。公式很著名，我就不抄写了。思路没问题，但因变量太多太难估计，其推测结果做多相差18个数量级。玄不玄学？

　　满怀对生命现象的好奇，我也曾纠结于是否转学生物学，但想象中带着厚厚的眼镜贴着小小的显微镜目镜，感觉有点晕，终于放弃。“嘿，少年崽，没必要纠结啦，一门新的学科不久就要诞生了，殊途同归而已”，此时回想起来，真想拿着月光宝盒穿越到过去拍拍自己尚且瘦削的肩膀调笑几句。

　　是的，进入21世纪，新兴交叉学科天体生物学（Astrobiology）来了。两条原本认为不可能相交的平行线，一个用望远镜、一个用显微镜的学科，居然有了交叉！自此，我开始更多的思考如何研究系外行星尤其是类地行星的性质，探测其中蕴含的分子和生命信号。越研究越发现，我们在高精尖设备方面落后太多了，利用我们自己现有的设备无法开展一流的科研工作，像是“死跑龙套的”。

　　到了21世纪20年代，随着天文设备的高度发展，空间技术等关键技术的发展，我们似乎看到了在有生之年利用望远镜搜寻太阳系附近生命信号的希望。美欧科学家已提出了多个耗资达几十上百亿美元的大型空间望远镜计划，雄心勃勃，力图夺取这一天文学乃至整个自然科学的圣杯。

　　近年来，随着国家对于空间天文、深空探测的重视，随着中科院的空间科学先导专项的蓬勃发展，在国家天文台赵刚、刘继峰等人的倡导和推动下，在中国空间站2米望远镜顺利推进的基础上，我们已逐步形成了发展自己的大型空间望远镜专用于搜寻系外生命信号的方案，取名为天邻，由“天涯若比邻”引申而来，寓意为寻找天上的邻居。英文名字为HABItable Terrestrial planetary ATmospheric Surveyor （缩写为HABITATS，意为栖息地）。

　　终有一日，我们或将驾驶宇宙飞船，到达其他有生命的星球。在那里，也有位达叔说，“娘子呀，快跟牛魔王出来看上帝”！

　　最后，我是中国人，我们都是主角。

　　作者简介：王炜，国家天文台研究员，现任中科院南美天文中心副主任，主要研究太阳系外行星，负责推动天邻计划。参与撰写天文专业书籍《现代天体物理》和天文科普书籍《观天者说》。