欧洲航天局(ESA)于2013年发射了盖亚(Gaia)，其总体目标是：绘制银河系中超过10亿颗恒星的地图。其大量数据收集经常用于已发表的研究中。盖亚是一项雄心勃勃的任务，尽管它本身很少成为头条新闻。

但这可能会改变。

盖亚的大部分工作都依赖于天体测量学，而天体测量学是对恒星的位置、距离和运动的测量。它非常敏感，有时可以检测到行星对其质量大得多的恒星造成的轻微摆动。盖亚于2021年探测到了前两颗凌日系外行星，预计将在太阳系之外发现数千颗木星大小的系外行星。

但新的研究更进一步。它表明盖亚应该能够探测到30光年之外的类地行星。

这篇新论文的标题是“通过天体测量学检测太阳系的可能性”，可在预印本服务器arXiv上获取。它只有一个作者：来自中国安徽省芜湖市安徽师范大学物理系的吴东红。

天文学家通过凌日法发现了大多数系外行星发现了大多数系外行星。像TESS这样的航天器监视天空的一部分并同时观察许多星星。当一颗行星经过我们和其中一颗恒星之间时，称为凌日。它会产生TESS的敏感仪器可以检测到的星光减弱。当TESS检测到多个可预测的下降时，就表明存在一颗行星。

但这并不是检测它们的唯一方法。天体测量学也可以做到这一点，这就是盖亚的方式。

天体测量学比其他方法具有优势。盖亚可以更准确地确定系外行星的轨道参数。这并不意味着其他方法没有价值。他们显然是。

但正如论文作者所解释的那样，“凌日法和视向速度法都无法提供一颗行星的完整物理参数，而且这两种方法都更倾向于探测靠近中心恒星的行星。相反，天体测量法可以提供三维表征一颗行星的轨道，具有探测远离主星的行星的优势。”天体测量学的优势是显而易见的。

如果存在其他技术行星文明——这是一个很大的假设——那么认为他们拥有与盖亚类似的技术也就不足为奇了。虽然盖亚令人印象深刻，但即将到来的改进将使天体测量更加精确。作者在论文中提出了一个问题：如果外星智慧生物(ETI)使用的先进天体测量方法等于甚至超越盖亚，“……他们中的哪一个能够发现太阳系中的行星，甚至地球?”

天体测量精度以微角秒计算，精度随着距离的增加而降低。欧空局表示，盖亚可以在24微角秒内测量比肉眼暗4000倍的物体的恒星位置。这就像在1000公里外测量人头发的粗细。但这对于吴的场景来说还不够精确。他的工作基于更先进的天体测量学，我们可能在不久的将来就会拥有这种类型。

“如果天体测量精度等于或优于10微角秒，那么位于太阳系30片以内的所有8,707颗恒星都有可能在100年内探测到这四颗巨行星。”

这是吴论文的核心。30秒差距(约100光年)区域包含近9,000颗恒星，如果其中一颗恒星的ETI具有足够强大的天体测量能力，那么它可以探测到木星、土星、天王星和海王星。唯一的缺点是他们必须观察我们的太阳系近一个世纪才能确保信号清晰。

研究中的这个数字显示了具有先进天体测量学的ETI需要多长时间才能探测到我们太阳系的四颗巨行星。作者写道：“我们发现，只要对太阳系中的所有四颗巨星进行至少90年的SNR>1观测，它们都可以被探测到并得到良好的表征。”图片来源：吴2023

根据盖亚邻近恒星目录，距太阳100光年以内有8,707颗恒星。只要它们的精确度在十微弧秒之内，其中任何一个上的ETI都可以探测到这四个巨人。以微角秒表示的精度是这里的关键，如果观测误差太大，就会产生巨大的影响，并大大减少足够近的恒星数量。

“如果观测误差大到100微角秒，那么只有183颗邻近的恒星可以探测到所有四颗巨星，但它们都可以在十年内探测到木星，”吴解释道。

从远处探测木星可能是一个关键阈值。当盖亚于2016年发布其第一个数据集时，欧空局的一篇讨论该任务的论文涉及到系外行星科学以及探测木星质量行星的重要性。它基于这样的想法：木星可能通过偏转小行星和彗星远离内太阳系的行星而发挥了保护作用。

该论文指出：“这些是未来在受更远的巨行星保护的轨道上的宜居带中搜索类地质量系外行星的合乎逻辑的主要目标。”

外星生物可能知道我们不知道的有关太阳系的事情。对他们来说，在太阳系小行星带以外的外部区域发现气态巨行星可能是一个强烈信号，表明岩石行星距离恒星更近。也许他们会感到好奇并想要仔细观察。

真正有趣的是当涉及到我们自己的星球时。外星生物能否利用天体测量学探测地球?

这又取决于微角秒精度。“此外，我们的预测表明，距离太阳系10秒差距以内的300多颗恒星如果达到0.3微角秒的天体测量精度，就可以探测到我们的地球，”吴写道。技术壁垒暂时阻止我们实现这一目标，但谁知道ETI的技术水平会是怎样呢?

现在，考虑到我们自己的技术进步，扭转这个想法。

欧洲航天局已经在讨论盖亚的继任者。他们称之为GaiaNIR，它将把盖亚的搜索范围扩大到仅在红外波段可见的物体。如果建成并发射，它不仅可以测量红外目标，还可以再次重新审视盖亚目标，以进一步提高盖亚现有数据的准确性。

一篇论文称，GaiaNIR的改进将开辟“新的科学案例，例如长周期系外行星”。长周期行星很难用凌日法探测到，因为你必须长时间观察恒星。例如海王星，其轨道为165年。凭借GaiaNIR改进的技术，以及未来的更多改进，我们可能成为在10秒差距半径内探测地球大小行星的人。

天体测量法是对凌日法的改进，因为凌日法只有在事物排列得恰到好处时才有效。在我们能够探测到光线的减弱之前，系外行星必须经过我们和它的恒星之间。但盖亚的天体测量学没有同样的限制。它可以从任何角度观察恒星，以检测行星引起的摆动。

ETI的技术需要多先进才能利用天体测量学探测地球?10秒差距内是否存在任何ETI?30秒差距?100秒差距?到底有没有ETI?

谁知道?但我们渴望地球大小的系外行星，而这项研究表明盖亚可能能够满足我们的胃口。如果确实如此，它可能会成为更多的头条新闻，并获得其他任务经常吸引的一些关注。