曾发现首颗系外行星的他，正在寻找“第二个地球”｜2023腾讯科学WE大会

1995年10月的一天，初出茅庐的迪迪埃·奎洛兹（Didier Queloz）像往常一样，正在自己设计的探测器下仰望星空，他惊讶地发现飞马座51（51 Pegasi）发出的光正在晃动。

尽管奎洛兹还不知道这意味着什么，但他为这一发现而激动不已，他大胆推测或许是一颗太阳系外环绕恒星运转的行星。

奎洛兹与他的导师梅耶

此时奎洛兹还是日内瓦大学天体物理学家麦克·梅耶（Michel Mayor）实验室的博士生。他们或许没有想到，日后能凭借这个划时代的发现获得沃尔夫物理学奖、诺贝尔物理学奖等一系列奖项。

回顾这件往事时，奎洛兹表示，“这就像一份礼物，因为很少有科学家有机会进行重大发现”。

早在16世纪，哥白尼提出了日心说，认为太阳是宇宙的中心，挑战了当时被普遍接受的地心说，尽管现在我们认为哥白尼的理论也不对，但它为后来的行星研究奠定了基础。很多科学家由此推测太阳系或许只是宇宙的一部分，在太阳系外一定还有类似地球一样围绕恒星运转的行星，并有可能具备适宜生命生存的条件。

然而，这些前沿的观念始终仅存于少部分科学家的理论和推测中，无法得到证实，也因此备受争议。

20世纪50年代，全球不同地区的科研团队通过光度法和多普勒光谱致力于寻找系外行星。但遗憾的是，受限于当时技术以及探测工具的不足，他们并没有什么收获，系外行星仍只能存在于科幻小说中。那群研究系外行星的科学家被认为是“怪人”。

令人惊讶地是，这样一个困扰了科学家几个世纪的难题，不经意间被一位年轻的在读博士破解了。

他就是上文提及的迪迪埃·奎洛兹。

1992年，奎洛兹获得天体物理学硕士学位后，师从天体物理学家梅耶继续在日内瓦大学攻读博士学位，为了能够更好地观察天体，他专门精心设计了一款探测器，用于证实系外行星存在的可能性。

在当时这并不被看好，这是因为历史上很多伟大的科学家已作出了巨大努力，仍无功而返，而一位年轻博士通过自己设计的探测器又怎么可能有所发现？

回忆这段探测时光，奎洛兹不无感慨，“我们经常坐在会议室的角落交流，没有人大声谈论行星研究，这个话题在当时看似太荒诞了。”

然而，奎洛兹并没理会他人的嘲笑和闲言碎语，他有着强烈的好奇心，对于自主成功设计、搭建探测器的这一过程，他也非常自信、乐观，他表示，“我对任何可能环绕着恒星运转的东西都感兴趣，无论它是行星与否。”

年轻时的奎洛兹

探测器改良后，奎洛兹最喜欢做的事就是每天通过它观察宇宙，看看外太空是否能有新的发现。功夫不负有心人，1995年10月份的一个寻常夜晚，奎洛兹正在通过探测器观察飞马座51（51 Pegasi），发现飞马座51的光芒忽明忽暗、有所异样。

飞马座51是一颗类似太阳的恒星，位于飞马座，距离太阳系约47.9光年。正常情况下，它作为一颗恒星，发出的光是稳定、恒定的。然而，奎洛兹精心设计的探测器显示飞马座51的光芒存在干扰，每当他再一次观察时，光芒显得更加不稳定，似乎有什么大的天体挡住了它。

在进一步调查中，奎洛兹发现数据存在错误，代码存在问题，甚至连机器也存在系统问题。他感到非常懊恼和沮丧。

在一次又一次的重复计算、检查后，仍不得解，他决定寻求正在夏威夷度假的导师梅耶帮助。他给梅耶发了一封传真，上面写到“麦克，我想我是找到了一颗行星”。很快得到了导师的回复“也许”。

这令他大受鼓舞，在回忆这一时刻时，奎洛兹兴高采烈地说道，“这是一个充满伟大科学精神的回应”“时机太完美了！他事后告诉我，他并不相信我的东西。但他有着开放的态度。”

飞马座51b，图源维基百科

梅耶回来后，他开始进行反复论证、观察，他认为奎洛兹的发现是对的。之后，梅耶与奎洛兹共同攻坚克难，最终通过验证确定那是一颗体积如同木星的气态巨型行星，表面温度超过1000摄氏度，距离飞马座51恒星800万公里，每4天绕其运转一周。这是人类有史以来发现的第一颗系外行星。

师徒二人在佛罗伦萨的一次会议上首次展示这一发现，引起全球各界的沸腾。

1995年11月，梅耶和奎洛兹共同在《自然》（Nature）杂志上发表了论文，题为A Jupiter-mass companion to a solar-type star，正式对外宣布了这一史诗级发现，证实了首颗系外行星的存在，为行星科学领域开启了无限的可能性。

在谈到这个“诺奖级”发现时，奎洛兹表示，“你受过训练，了解理论，知道理论背后的东西，但在某个时刻，你的研究就有可能会引导你进入一个必须忘记所学内容的地方，因为你正在书写历史。”

曾任加利福尼亚大学伯克利分校教授的杰夫·马西，也是一位像奎洛兹一样热爱行星研究的天文学家，尽管他没能第一个发现系外行星，但他也认为奎洛兹的发现是伟大的，他表示，“我从来没有想过这会成功……没有一个人认为能发现哪怕一颗（太阳系外行星），但最终研究者们发现了数千颗”。

2019年，奎洛兹凭借这项开创性的发现，与梅耶以及加拿大物理学家詹姆斯·皮布尔斯（James Peebles）分享了诺贝尔物理学奖。

此后，在奎洛兹和导师梅耶的共同推动下，系外行星被大量发现。截止目前，科学家们已成功发现了5000多颗系外行星，为人类更加深入地探索宇宙迈出了重要的一步。

奎洛兹之所以能在天体物理领域做出开创性贡献，这与他从小对宇宙充满好奇，以及与生俱来的好奇心分不开。

奎洛兹出生于1966年2月，从小就是一位精力充沛且充满好奇心的小男孩，在他的脑海中，总是充斥着十万个“为什么”，不断激发着他去勇敢地探索未知的世界，并帮助他构建起自己独特的观察和思考方式。

幼时的他喜欢不厌其烦地拆卸家中的各类电子设备，比如收音机，只为深入了解它们的工作原理。每次当他拆卸并认真地发现其中的奥秘后，就很少再组装回去，而是转而寻找新的发现。为此他解释道“一旦我懂了，它就变得无聊。”

随着年龄的不断增长，奎洛兹并没有放弃他对世界的探索，反而将兴趣转向了浩瀚的宇宙、美丽的银河，他常常喜欢在夜里仰望星空，“我喜欢坐在黑暗中，仰望天空和月亮。它们总与我对话……”，他坚定地认为在遥远的外太空，一定有着不为人知的秘密在等待着他的发现。

奎洛兹年轻时与导师的合影

高中毕业后，奎洛兹顺利考入日内瓦大学，这所大学是瑞士为数不多可以学习天体物理学的地方，他首先选择了学习物理，并于1990年获得物理学硕士学位。之后他又开始攻读自己热爱的天文学和天体物理学，并在1992年获得天文学以及天体物理学硕士学位，随后他继续在日内瓦大学攻读博士学位。

1995年，正是在他博士生涯的后期，奎洛兹和梅耶发现了人类历史上首颗围绕主序恒星运行的系外行星。该行星被命名为飞马座51b，它的存在挑战了当时公认的行星形成理论。

这一重大发现改变了我们对行星系统的理解，证明了行星在宇宙中的普遍存在，引起了全球科学界的震动，并使奎洛兹赢得了科学界的关注。博士毕业后，他先是在日内瓦大学工作，2012年成为剑桥大学卡迪文许实验室的教授，之后又兼任了苏黎世联邦理工学院生命起源与流行中心的创始主任。

在太阳系之外，尽管我们已找到了5000多颗行星，但实际上仍然有数万亿颗行星等待我们去发现，奎洛兹认为，“行星就像一个花园，而我们就像园丁。假如你是玫瑰专家，但是有一天你去了另一个国家，去了一个热带森林，你会发现那里有很多不同种类的花。它们仍然是花，但多样性比你期望的要广泛得多。”

地外文明一直是人类梦寐以求的追寻，而奎洛兹则是那些渴望解开宇宙奥秘的科学家中的实践者之一，他从未停止探索宇宙的步伐。在发现系外行星之后，奎洛兹将工作重点转向了探寻地球外生命的可能性，他表示，“我们找到了很多行星，但我们未能找到与地球相等的行星，这将是真正的奖励。”

2014年，奎洛兹参与监督一个为期十年的项目，利用欧洲航天局Plato项目的发现结果寻找类似太阳系的行星系统，该项目是一个用于搜索行星的空间观测台，计划于2024年也就是明年发射。

“起源联盟”计划几个发起单位

2023年初，奎洛兹又启动了新的计划，他与化学家兼诺贝尔奖获得者Jack Szostak以及天文学家Dimitar Sasselov，联手在美国科学促进会2023年年会上宣布成立一个新的“起源联盟”（Origins Federation）项目，全球4所顶尖大学包括英国剑桥大学、美国哈佛大学、芝加哥大学以及瑞士苏黎世联邦理工学院联合参与其中。

该联盟已启动“寻找类地行星计划”，其首届科学会议于2023年9月12日至15日在美国哈佛大学举行。该计划旨在通过使用先进的观测设备和数据处理技术，发现并研究与地球相似的行星，以探索宇宙中是否存在其他适合生命存在的星球。

剑桥大学发布的相关新闻，图源cam.ac.uk

截止目前，他们已经取得了一些重要成果，科学家发现了多颗类地行星，并通过研究它们的物理特征、轨道运动和大气组成等信息，对于我们认识太阳系之外的行星系统提供了宝贵的参考。

在好奇心以及使命的驱动下，奎洛兹不仅发现了第一个系外行星，还揭示了系外行星的多样性，加深了我们对宇宙的理解。他还与合作者一起，扎根于研究宇宙中的行星系统的最前沿，并致力于探索浩瀚宇宙中其他的生命和奇迹。

“我希望在有生之年，能够在宇宙其他地方看到生命的迹象”。奎洛兹表示。他在剑桥大学的办公室贴着一张宣传海报，上面写着他说过的一句话：“亲爱的地球，现在我正在寻找你的孪生星球。”

参考资料：

1.When Professor Didier Queloz spotted a light emitting from a star many light years away from the Earth, he thought it signalled the end of his PhD.

https://www.cam.ac.uk/www.cam.ac.uk/didierqueloz

2.James Peebles, Michel Mayor and Didier Queloz share Nobel Prize for Physics

https://physicsworld.com/a/james-peebles-michel-mayor-and-didier-queloz-share-nobel-prize-for-physics/

3.An interview with Didier Queloz, Nobel laureate and exoplanet hunter

https://www.economist.com/queloz-pod

4.Humanity’s Quest To Discover the Origins of Life in the Universe – “We Are Living in an Extraordinary Moment in History”

https://scitechdaily.com/humanitys-quest-to-discover-the-origins-of-life-in-the-universe-we-are-living-in-an-extraordinary-moment-in-history/