美國宇航局的開普勒太空飛船正在將其在其他行星系統中尋找虛擬地球雙胞胎的碎片拼湊起來。開普勒號，於 2009 年發射，正在尋找大小與地球相近且表面溫度適宜的行星。該公式的一半在 12 月 5 日實現，當時任務科學家宣佈發現了一顆位於所謂的宜居帶的行星，名為開普勒 22 b，比地球大幾倍。現在開普勒號已經找到了它的前兩個地球大小的世界，儘管兩者都不適合生命存在，但似乎只是時間問題，該任務就能實現其最終目標。
這兩個新的世界圍繞著一顆名為開普勒 20 的類太陽恆星執行，距離我們 950 光年。其中一個的尺寸與我們自己的星球幾乎相同；另一個僅為地球直徑的 87%。按照慣例，這些行星分別被命名為開普勒 20 f 和開普勒 20 e，它們是已知直徑最小的系外行星。哈佛-史密森天體物理中心的弗朗索瓦·弗雷辛和吉列爾莫·託雷斯及其同事在12 月 20 日線上發表於《自然》雜誌的一篇論文中宣佈了這一發現。（《大眾科學》是自然出版集團的一部分。）
託雷斯說：“我們第一次跨越了發現地球大小的世界的門檻。下一步是在宜居帶擁有一顆地球大小的行星。”
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距離地球數千萬公里的開普勒太空飛船執行著一項相對簡單的任務。它跟蹤超過 150,000 顆恆星的亮度，觀察它們是否在行星經過恆星表面時反覆變暗。對於像開普勒 20 e 這樣小的行星來說，這種變暗非常微妙；每六天，當開普勒 20 e 完成一次軌道執行時，星光會在幾個小時內降至其正常流量的 99.992%。
透過跟蹤行星遮擋了多少恆星的光線，天文學家可以仔細估計天體的直徑。對於較大的世界，他們還可以透過使用地面望遠鏡測量行星的運動在其宿主恆星上引起的擺動幅度來對行星的質量進行補充估計。目擊這種擺動也證實了一顆真正行星的存在，而不是其他導致恆星亮度定期波動的現象。（一種模擬行星的現象是開普勒目標恆星之一後面的雙星系統；當雙星系統中的一個成員遮擋另一個成員時，會導致暫時的變暗，這可能會被錯誤地歸因於前景恆星。）
但是，目前不可能對像開普勒 20 e 和開普勒 20 f 這樣小的行星進行此類質量測量。因此，託雷斯和他的同事使用了一種相對較新的名為 Blender 的軟體技術，該技術可計算開普勒號所觀察到的現象是由行星引起的可能性。他們設計了一系列誤報場景，以確定有多少場景可以產生觀測到的訊號。在 NASA 的昴星團超級計算機的幫助下，研究人員分析了近十億種不同的場景，託雷斯說。分析發現，開普勒 20 e 是行星的可能性是誤報的 3,400 倍；開普勒 20 f 的行星與虛假訊號比率為 1,370。
這些數字為這兩個物體作為真正的行星提供了有力的證據。但是，在沒有測量行星質量的情況下，它們的成分仍然未知。考慮到這兩顆新發現的行星和地球的尺寸相似，研究人員表示，這兩個世界都有可能具有類似的矽酸鹽和鐵的成分。
但是相似之處僅限於此。這兩顆新發現的行星都圍繞它們的母恆星執行在緊密的軌道上，這應該會將它們的表面溫度推向不適宜生命存在的極端。託雷斯和他的同事估計，開普勒 20 f 是其中較冷的一顆，其溫度約為 430 攝氏度，足以熔化鉛。“它們絕對太熱而無法居住，至少太熱而無法支援我們所知的生命，”他說。
在提交給《天體物理學雜誌》的另一項研究中，開普勒小組報告說，他們發現另外三顆小行星圍繞同一顆恆星執行，直徑約為地球的二到三倍。圍繞開普勒 20 的所有五顆行星都是迄今為止發現的直徑最小的行星之一。（天文學家至今只能測量大約 200 顆系外行星的物理尺寸；大約 500 顆行星的直徑未知。）
開普勒 20 系統的架構與我們的太陽系截然不同。首先，所有五個世界的執行軌道都比我們太陽系中最裡面的行星水星圍繞太陽的執行軌道更接近它們的宿主恆星。與我們的太陽系不同，我們的太陽系中，內部行星是類地行星，外部行星是氣體巨星，開普勒 20 系統並沒有被整齊地劃分。“這個系統有氣態世界和岩石世界，”託雷斯說。“但它們都混在一起；它們不像我們自己的太陽系那樣被分開。這是一個我們以前從未見過的非常有趣的事情。”