?尋找地球2.0是我們的夢想，但……
藝術家描繪的「類地」行星。ESO
尋找地球2.0是我們的夢想。在這方面，天文學家和外星人的粉絲們不免有些過份樂觀，但這是可以理解的。在浩如煙海的繁星之間，漂浮著數不清的行星。期待這些行星中能有一兩個是地球的翻版似乎並不過份。請注意，我們要尋找的是地球的翻版，是另一個地球，是地球2.0，而不僅僅是「像」地球。
全世界的行星獵手們無疑將此視為最高目標。在我們太陽系的周邊，是否存在這樣一顆行星？它是岩石質的，盤旋在恆星的宜居帶內，有大氣，有液態水。許多人對此是樂觀的。但最近俄羅斯聖彼得堡普爾科沃天文台的天體物理學家Alexey G. Butkevich認為，我們找到地球2.0的難度可能非常之大，而原因竟然就出在我們所生活的地球1.0身上。
Butkevich的研究結果發表在了近日的《英國皇家天文學會月刊》上，論文題為《系外行星的天體測量法鑒別率和地球的軌道運動（Astrometric Exoplanet Detectability and the Earth Orbital Motion）》。文中，Butkevich博士通過分析認為，地球軌道位置的變化，會增加我們測量恆星相對於其所在天體系統質心運動參數的難度。
文中的觀點，是圍繞著所謂的「天體測量法（Astrometic Method）」進行闡述的。這是一種探尋系外行星的方法，主要通過檢測恆星圍繞著它所在天體系統品質中心的運動來感知行星是否存在。如果存在著行星產生的引力場，那麼恆星就會來回搖擺。太陽系就是這樣，在行星引力場的作用下，太陽會圍繞著太陽系的品質中心搖擺。
這種方法以前常常被用來識別雙星，近幾十年才被當作一種探尋系外行星的有效方法。由於距離遙遠，要檢測出恆星的搖擺並不是一件容易的事。即便是現在，要檢測到恆星位置的細微變化，仍需要極為敏感的設備。
所幸技術的進步讓這一切得到了快速改變。最新的設備精度已達微角秒級。比如歐空局的蓋婭探測器，2013年升空的它，不但為銀河系中的10億顆恆星編了目，還對它們的相對運動參數進行了測量。鑒於它的測量精度高達10微角秒，用它來尋找系外行星似乎是一件可以完成的任務。
開普勒-22b是一顆半徑和地球相似的系外行星，它位於其恆星的宜居帶。NASA
但是Butkevich說，用天體測量法來尋找行星存在著一個非常大的障礙。標準的天體測量模型建立在一個假設的基礎上，這個假設就是恆星相對於其所在天體系統質心的運動是均勻的。但是地球的軌道運動會給天體測量法帶來一種效應，使得地球的軌道位置和恆星相對於其所在天體系統質心的位置之間產生關聯。
換句話說，Butkevich博士分析的，是地球繞行太陽的運動和太陽圍繞其質心的運動，是否會抵消我們對任意恆星的視差測量結果。如果是這樣，那麼它會使得我們測得的恆星運動參數部分甚至是全部失效。而我們正是依靠這些參數才能獲知恆星周圍是否有行星存在。
結果是令人失望的。尤其當恆星周圍的行星軌道周期正好等於一個地球年，且其軌道平面與其恆星的黃道面十分接近，也就是說它的公轉方式和地球十分相似的情況下，這一效應最為明顯。在這種情況下，天文學家根本不可能通過天體測量法找到地球2.0，這是地球的軌道運動方式和太陽的擺動導致的結果。
探尋系外行星可能要考慮我們的太陽圍繞質心擺動產生的影響。NASA
幸運的是，系外行星獵手們還有其它方法可以用。這些方法中既有直接檢測法，也有間接檢測法。在太陽系周圍尋找系外行星的行動中使用得最多也最有效的兩種方法一是「徑向速度法」，它測量的是恆星的多普勒效應；另一種就是所謂的「凌星法」，它測量的是恆星亮度的細微變化。雖然這兩種方法也都有各自的缺陷，但了解局限性已經是走向完善的第一步。
Butkevich的研究是對「日心說」和相對性的一種呼應。我們應該時刻意識到，我們的太空視角並不是固定的，而這種變化也會對我們的觀測結果產生影響。
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