大新闻背后的问题：中国为何要寻找第二个地球

2025年11月24日，中国科学院国家空间科学中心宣布的一则重磅消息传遍网络。官方消息显示，“十五五”期间将发射四组卫星。这就是鸿蒙计划，前往月球背面观测宇宙第一缕曙光。 Quafu 2 将绕太阳极地运行并直接研究磁场的基本秘密。 eXTP，一个太空天文台，观测黑洞和中子星等“非常有限的区域”。还有最引人注目的类地系外行星研究卫星项目。 中国“十五五”规划将实施科学卫星与空间探测计划，其中包括“地球2.0”探测。 前三个计划相对容易理解。因为宇宙起源、太阳磁场、黑洞和中子星都是天文学中众所周知的重大问题。豪ver，第四个计划有点混乱。他们的使命如此浪漫，以至于被称为“为人类寻找新家园”的先锋队。具体来说，该计划寻求一个与地球大小大致相同且位于宜居带内的“地球2.0”。但以目前载人航天水平，为人类寻找新家园真的有意义吗？这就像开发者说在月球的阴暗面建立了一个新社区一样。价格低，面积大。当你抬头时，你可以看到星星。买房前应该问一下有没有去月球背面的班车？如果你无法通过其他方式到达那里，那就不行。 月球上社区建设的模拟图。图片来源：AI生成 如果你也有同样的想法，那么恭喜你。你现在正处于对第二个地球探索的深刻反思的起点。 从历史到规则 我们必须承认，寻找第二个地球绝非易事。指的是移民的事情。它们距离地球数十或数千光年。我们连30万公里外的月球基地都没有建立，更不用说殖民系外行星了。科学家们感兴趣的是比寻找替代地球的新家园更深层、更根本的东西。也就是说，宇宙生命的诞生关系到人类最根本、终极的伟大问题：是“规律的必然结果”还是“极端的巧合”？这是宇宙本质的边界线。最终的答案只有两种可能。要么生命是宇宙法则的一部分，要么生命可以出现在宇宙的任何地方。两人的人生都遭遇了极端的意外，外星故事将永远被驳倒。看到这一点，人们可能会认为地球是一颗生命活动的星球。难道我们不能研究地球本身吗？为什么我们要走很远才能了解人生？好问题！问题是，你永远无法从样本中推断出模式。地球只是一个孤立的样本。即使经过100年的研究，我也只能写一本《地球生命史》的书。我们不能用地球作为一个“点”来回答这个大问题：“生命是宇宙中的普遍现象吗？” ExoEarth研究卫星项目是一个系统工程，旨在发现目前所有可探测到的第二地球并建立样本丰富的对照组。 凌日系外行星探索卫星 (T)ESS 是由麻省理工学院领导的 NASA 项目 只需找到可比较的行星即可进行观察和统计。然后我们可以比较这些行星上发生的事情。液态水真的存在吗？是否存在类似于地球的大气结构？有生命迹象吗？比较可以产生规则。探索第二个地球的真正意义在于将生命的研究从“地球历史”转向“宇宙规律”。这比发现生命本身要深刻得多。 从规则到理论 仅仅寻找模式是不够的。对许多类地行星的搜索可能导致需要建立“行星形成的统一理论”。我们目前对地球的了解还仅限于零碎的知识。人类探测器已经访问了太阳系中的八个主要行星，你可能会认为我们应该对它们了解很多。你太乐观了。我们甚至无法回答为什么有些行星有大气层。有些行星没有磁场。为什么是井野？ 航海者二号穿越太阳系的路线 为什么地球上只有生命？这是所有问题中最复杂的一个，可能是解决所有谜团的关键。通过对大量类地行星的探索，揭示行星的统计规律，如宜居带内行星的比例、类地行星的共性、行星结构与恒星类型的关系等，“行星科学”将从经验科学走向经验科学进入法律阶段。同时，这将直接推动天体物理学、行星力学、大气演化模型等多种基础学科的发展。总之，所谓“第二地球”的发现只是这一探索过程中逐步取得的成果。科学家并不是要为我们找到一个新的家园，而是要建立一个关于行星宇宙规律的总体框架。寻找第二个地球不仅具有科学意义，而且具有重大的现实意义。这个大型科学项目将成为一个巨大的技术加速器。为了发现遥远的类地行星，人类必须克服许多极端的问题。例如，光学稳定技术需要超越皮米级，才能使望远镜在太空中保持极其稳定。一皮米是十亿分之一米。实现皮米级的光学稳定性需要许多先进的技术。没有五井进入详细讲解，我们先简单介绍一下大家都知道的光刻机。这项技术对于光刻设备中工作台和透镜系统的校准非常必要。这有助于解决7纳米以下先进工艺因精度不足而导致的性能损失问题。 光刻 还有超微弱信号探测技术，使望远镜能够捕捉到数百光年外恒星旁边的小行星反射的微弱光线。其他技术还有很多，比如干涉矩阵技术、超灵敏光谱技术等。每一次突破，都可以推动多个民营产业链的革命性发展。这些技术虽然无法民用，但必然会扩散到通信技术、生物医学、精密制造、材料科学和高端计量等领域。未来必然会有很多工业瑰宝将成为Ping Cart上的常见产品。即使你还没有关注过《第二地球》，它也绝对能将你的价值观发挥到极致。正如天文学催生了晶体管、GPS、WiFi一样，寻找第二个地球表面上与天文学有关，但骨子里却在推动着各国科技和产业体系的变革。然而，许多互联网用户怀疑所有航天项目的目的都是为了促进民用技术的飞跃。这并不意味着我们必须探索第二个地球。此外，火星、金星等类地行星比距离我们几百光年的第二地球更近。为什么不研究它们呢？这是一个很好的问题。一般来说，火星和金星都可以被认为是类地行星，它们的位置也可以被认为是在“一般宜居带”之内。但它不能用作第二个地球样本。 “第二地球”的定义科学是看它是否满足生命出现所需的最低物理条件，例如长期存在液态水、稳定的大气层、足够的温度、受保护的磁场和充足的能源供应。火星和金星都很有价值，但超出了寿命。 地球、金星、火星 火星是一个“失去磁场和大气层的崩溃实验”。金星是一个“失控的温室实验”。火星和金星是典型的失败。他们都给出了失败的理由。但是，虽然所有失败的类地行星都以自己的方式失败了，但成功的地球有什么模式吗？生命的出现是否存在普遍规律？不幸的是他们无法回应。换句话说，火星和金星是“病态样本”的例子，而不是健康、有生命力的行星的“可比样本”。如果研究人类健康，观察到两个极端案例，显然是不可能的推断正常人的规则。 法律基于统计数据，而不是细节 你想听的是地球就在我们脚下，而我们还没有研究过它。其次，地球距离几十甚至上百光年，信号非常微弱。我们可以获得的信息真的有用吗？瞧，这解释了类地系外行星勘测项目的中心逻辑。你不需要细节来研究法律。相信统计数据。我们不需要知道第二地球上是否有蚂蚁，或者它的表面是否覆盖着泥土或岩石。您只需要获得一些重要的数据：半径、质量、轨道位置、温度，以及最重要的大气光谱成分。 银河系其他地方可能适合居住的岩石行星的艺术家插图 只要获得这些数据，科学家就可以完成三件至关重要的事情。第一步是计算宜居行星的百分比。如果我们找到 10,000 甚至 1,000百万颗恒星中的类地行星，我们就知道生命可能是宇宙的普遍规律。您可以了解宇宙是“黑暗森林”还是“周围无人的孤独宇宙”。这在生活中不一定见得到，这是一个概率定律。接下来，我们建立行星演化模型。我们可以推断哪些类型的恒星最有可能产生类地行星以及它们的宜居带有多宽，所有这些都可以从微弱的数据中推断出来。第三，检查生活条件。您可以寻找大气中水的光谱线。寻找氧气和甲烷共存的迹象。在自然条件下，氧气和甲烷会迅速反应并相互抵消，因此水的光谱可以告诉我们有关类地行星温度的信息。如果观察到它们大量共存，就意味着有某种强大的外力在持续产生它们，而这种外力很可能就是生命。如你所知，我们不想要看到生命，只是不寻常的化学成分。因此，“信号弱”并不意味着“信息少”。即使是一条谱线也可以改写我们对宇宙的看法。 反馈机制必不可少 一旦所有的技术和逻辑问题都解决了，你就能抓住问题的本质。科学家真正想知道的核心问题是：是正反馈还是负反馈使行星保持稳定的生命状态？我们有大量的样本，试图通过调查来解开这个谜团。地球是一个“负反馈控制”系统。简单来说，负反馈意味着偏差越大，系统尝试纠正偏差的难度就越大。看看地球上令人惊奇的负反馈机制。地球有一个碳酸盐-硅酸盐循环，由于侵蚀而自动冷却。地球上存在水循环。随着水蒸发，天空中的云量增加，参考选择阳光并自动冷却。地球上的板块构造维持着长期的大气稳定性。地球虽然遭受了许多毁灭性的灾难，但总能恢复到热情好客的生活。 大约6600万年前，一颗巨大的小行星与地球相撞，引发了全球性的灾难。 相比之下，火星和金星上正在发生的情况是由于正反馈而导致的环境崩溃。正反馈的特点是偏差越大，系统越失控。火星磁场的丧失剥夺了它的大气层，导致温度进一步下降，使地球遭受永久破坏。金星具有失控的温室效应。一旦激活，就没有回头路，最终将金星变成高温炼狱。火星和金星向我们讲述了自我毁灭和失败的故事。进一步寻找第二个地球可能会提供揭示积极和消极反馈的答案机制。 最爆炸性的推理 了解正面和负面反馈后，准备面对更深入、更具爆炸性的推理。生命本身有可能是负反馈机制的一部分吗？这是一个非常具有破坏性的想法。这将把行星科学的研究推进到“生命参与控制行星的物理学”的新领域。事实上，早期的地球更多的是一个正反馈系统。与火星和金星一样，生命在早期地球上发展起来，但几乎被完全毁灭。它有一个热水蒸气循环和基于甲烷的大气，其路径类似于金星的起点。当时的地球没有有效的负反馈机制，随时可能崩溃。正是蓝藻的出现，让地球出现了负反馈的迹象。大氧化事件期间，生命彻底改变了气候变化的方向。蓝藻吸收二氧化碳并产生氧气氧化甲烷并减少强烈的温室效应。 显微镜下观察到的蓝藻 氧气形成臭氧层并稳定表面能量传输。防止能量扰动放大。当二氧化碳水平增加时，蓝藻数量增加；当二氧化碳水平降低时，蓝藻数量减少。两者保持着动态而微妙的平衡。即使是在雪球地球时代，当地球被冰雪覆盖时，光合作用的减少和二氧化碳的增加最终使冰雪覆盖的地球融化并重新焕发活力。因此，虽然地球可能没有固有的负反馈机制来维持宜居性，但生命可能是负反馈的重要组成部分。从某种意义上说，人类可以克制并主动减少碳排放，保护环境。这也是生物参与环境修复的重要组成部分。 保护陆地生态系统。图片来源：Depositphotos 商业许可 然而，虽然这些解释在逻辑上是一致的，但它们仍然不仅仅是利达。还是老问题。如果你想建立一个模式，你需要更多的样本。未来，地外探索项目将利用光谱统计来检验这一推论。科学家会对不同行星的大气成分中的谱线进行计数，以确定它们处于哪个演化阶段。如果大量行星仍处于大气结构的前生命阶段（A型信号），生命就很难扭转正反馈，地球很可能成为对生命具有深远影响的罕见异常。如果很多行星都能进入“负回归成熟行星（C型信号）”阶段，地球并不特殊，存在大量生命的可能性。寻找第二个地球意味着寻找证据来证明生命是否可以将地球从正反馈的悬崖到负反馈的稳定状态。我们并不是在寻找第二个地球。我们寻求的是支配第二地球整个存在的法则。人们你会发现生命是宇宙法则还是宇宙唯一的奇迹。无论答案如何，都将改写人类文明的地位。这是我们人类能提出的最困难的问题之一，只有宇宙能给我们答案。