地球新“兄弟”体重几何？

北京时间7月24日晨，NASA宣布发现了1400光年外天鹅座的另一个地球“开普勒—452b”。如赵斌博文所说，NASA近几年不断宣布发现“第二个地球”。但在这颗行星是不是岩质，质量多大还没确定的情况下就宣布是第二个地球，有点匆忙。类地行星上有没有生命，不仅要看是否处于宜居带，绕日周期、体积大小与地球类似，质量也要类似。质量太小，空气都会跑光；质量太大，即使有人的话也是小人国。

开普勒望远镜发现类地行星用的是凌星法或掩星法。这种方法只能发现行星的周期和大小，不能严格确定行星的质量。要测量和确认行星质量，还需要用另外一种方法：视向速度法。视向速度，就是面向观察者的速度。

行星围绕恒星的运动会使恒星也发生位移，即恒星与行星构成的力学体系围绕这个体系的质心运动。根据多普勒效应，在观察者看来，恒星的（吸收）谱线会因远离或接近地球而发生红移或蓝移。这个红移或蓝移，与两个星球的质量大小有关。测出频移的大小变化规律，就可以算出行星的质量。

测量多普勒频移是一项常规技术，按说不是什么难事。殊不知地球质量的行星对恒星的扰动导致的恒星的视向速度非常小，只有9cm/s量级，在光谱仪上的移动只有一个原子大小。而光谱仪记录介质单元，例如CCD的pixel，是原子大小的数千倍，因此不可能分辨这个红移或蓝移。

2007年哈佛大学和马克斯普朗克研究所的科学家分别提出了用激光频率梳定标天文光谱仪的方法，来测定这个微小的多普勒频移。激光频率梳的发明曾使马克斯普朗克研究所的Ted Haensch获得2005年物理学诺贝尔奖。激光频率梳可以提供上万条等间隔定标谱线，这些定标线与恒星各吸收谱线逐一比较，可以*终测量出这个微小的多普勒频移。这种光谱定标装置，称为天文梳（Astro-comb）

哈佛大学在麻省理工学院的帮助下，研制了**台天文梳，于2013年初安装在欧南台在西班牙Canary岛上的天文望远镜HARPS-N上；而马普所研制的天文梳，则舍近求远，差不多同期运到了欧南台在智利的HARPS-S上。北京大学研制的天文梳，安装在国家天文台兴隆基地。但是目前，所有天文梳仍停留在定标评价阶段，还没有一个天文梳投入真正的类地行星质量的测试。

外星系可居住区内类地质量的行星的发现，是大科学领域内的一场国际竞争。国家天文台和北京大学的研究者们正在与国际同行赛跑，争取**测量出这些地球兄弟的体重。

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