“我们孤独吗？”是地球上人类一直在思考的千古难题。1995年发现的围绕类太阳恒星运行的系外行星为解答这一难题打开了一扇大门。有关系外行星的研究已经成为21世纪最重要的科学课题之一，对理解行星的形成与演化规律乃至认识生命的起源均具有深远的意义。这其中寻找系外类地生命是行星科学的终极目标，而发现类太阳恒星宜居带内的类地行星就成了关键的一步。

目前，研究人员主要依赖凌星法与视向速度法探测类太阳恒星宜居带的低质量行星（≤10倍地球质量）。然而，这样的长周期行星的视向速度曲线振幅很小，受恒星活动等噪声干扰显著。再加上对观测精度的要求，视向速度法难以对低质量的长周期行星进行有效探测。凌星法则要求长周期行星轨道面与视线完全对齐，因而，凌星事件发生概率极低。再加上其凌星信号微弱且持续时间相对较长，容易被漏检。因此，目前已知的低质量宜居带行星大多集中在宿主恒星为红矮星的系统中，探测位于类太阳恒星宜居带的第二个地球（“地球2.0”）仍极具挑战性。

由中国科学院云南天文台、德国汉堡天文台、西交利物浦大学和中国科学院南京天文光学技术研究所组成的国际联合研究团队，首次利用“凌星中间时刻变化”（Transit Timing Variation, 即TTV）技术在类太阳恒星Kepler-725的宜居带内发现了一颗10倍地球质量的超级地球Kepler-725c（参见图1）。这是一项具有国际领先意义的突破，相关研究成果已于2025年6月3日正式发表在国际著名科学期刊《自然-天文》（Nature Astronomy）上。中国科学院云南天文台孙磊磊博士为论文第一作者和共同通讯作者，王晓彬研究员为论文共同通讯作者。该工作受到多位审稿人的高度评价，认为其开辟了发现类太阳恒星宜居带内“地球2.0”的新通道。

图1. Kepler-725行星系统，其中右下角那颗半径较小的行星为新发现的处于宜居带的超级地球。

这颗新发现的非凌星行星围绕一颗G9V型宿主恒星Kepler-725运行，公转期间在一定时间内位于宿主恒星的宜居带内，其轨道周期为207.5天，轨道半长轴为0.674天文单位，接收的平均辐照为地球的1.4倍，具备生命存在的条件。该联合研究团队通过分析同一系统中周期为39.64天的类木行星Kepler-725b的TTV信号，成功反演出了这颗“隐匿行星”的轨道参数和质量信息（参见图2），印证了利用TTV技术发现类太阳恒星宜居带内低质量行星的可行性。这种方法无需行星轨道面与视线完全对齐，也无需测量宿主恒星的视向速度曲线，特别适合探测质量小、周期长、非凌星的宜居带行星。有效地弥补了当前凌星法和视向速度法的不足，为未来探测“地球2.0”提供了强有力的备选方案。在欧洲的PLATO卫星和中国的ET卫星发射运行后，该通道将有效助力发现“地球2.0”。

图2. 凌星行星Kepler-725b的光变曲线和TTV图样。TTV反演结果表明，系统中还存在一颗超级地球Kepler-725c。

本项研究工作得到了国家自然科学基金委员会基础科学中心、云南省“兴滇英才支持计划”创新团队、中国载人航天工程巡天空间望远镜专项、国家自然科学基金及中德研究促进中心等项目的资助。

论文链接