自2009年發射升空以來，美國宇航局的行星搜尋者開普勒太空望遠鏡已經發現了超過4500顆已確認或候選行星，在此過程中重塑了我們對宇宙中生命前景的看法。感謝開普勒，我們現在可以推測行星圍繞著天空中幾乎每一顆恆星執行，其中可能約有10%是宜居的，而我們太陽系中熟悉的內部小行星和外部巨行星的結構在宇宙中是相當罕見的。
然而，儘管取得了所有這些革命性的成果，開普勒最渴望的目標——另一顆類太陽恆星周圍的地球映象——仍然難以捉摸。至少，直到現在。在美國宇航局今天舉行的新聞釋出會上，同時還公佈了另外500多顆新的候選行星，開普勒的任務科學家宣佈，他們終於發現並確認了看起來像是該任務長期以來夢寐以求的聖盃，一顆名為開普勒452b的近地球雙胞胎。這一發現詳述在一篇將發表在《天文學雜誌》上的論文中。“是的，這是第一顆在類太陽恆星宜居帶中的小型、可能是岩石的行星，”首席作者、天文學家、在NASA艾姆斯研究中心工作了20年的開普勒任務資深人士喬恩·詹金斯說。開普勒452b估計是我們星球大小的1.6倍，並且在一個溫和、適合生命存在的軌道上執行，圍繞著天鵝座中的一顆恆星，距離我們約1400光年，這顆恆星與我們自己的太陽驚人地相似。
這一發現標誌著漫長道路的結束。在到達發射臺之前，開普勒經歷了數十年的發展困境，因為它的支持者努力說服美國宇航局，該任務實際上會按計劃進行。在開普勒最終發射後，挫折仍在繼續。它觀測的絕大多數類太陽恆星都被證明遠不如我們自己的恆星平靜，用天體物理“噪聲”汙染了航天器精細的資料集，需要額外的觀察時間才能克服。更糟糕的是，用於指向航天器的反作用輪磨損得比計劃的更早，導致主要任務在2013年過早結束。
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在任務早期，開普勒設法發現了一些誘人的世界，一些超大型的地球表親，它們中的大多數都圍繞著比太陽小、冷、安靜的稱為M型和K型矮星的恆星進行溫和的軌道執行，但所有這些挫折使得在類太陽G型恆星周圍尋找較小的地球大小的行星變得非常困難。“我們認為，我們找到圍繞類太陽恆星執行的較小、岩石宜居世界的希望可能破滅了，”詹金斯回憶道。但是，得益於在飛行中開發的一系列巧妙的分析技術和觀測方法，每次透過開普勒的資料任務時，科學家們都設法榨取出越來越小的行星。隨著這些較小、較冷的行星的積累，天文學家越來越接近於確定我們星系中潛在宜居的、潛在類地球行星的數量，他們稱之為“eta-Earth”。
“我們正在緩慢地看著開普勒慢慢地逼近地球的類似物，”研究合著者、艾姆斯的天體物理學家、同時也是開普勒任務科學家的娜塔莉·巴塔利亞說。“我們越接近，就越難。我們正在穿過雜草叢，尋找最珍貴的寶石……有些人說開普勒找不到圍繞G型恆星執行的小型宜居帶行星。現在我們找到了，我相信開普勒不僅可以確定K型和M型恆星的eta-Earth，還可以確定G型恆星的eta-Earth。”巴塔利亞說，瞭解eta-Earth將使天文學家能夠估計最近的地球雙胞胎有多近，從而估計未來太空望遠鏡需要有多大才能對這些行星進行成像並研究它們的生命跡象。
然而，在今天的資料釋出之後，明年某個時候將只有最後一次官方的開普勒釋出。儘管天文學家希望從該任務的檔案中獲得更多的發現，但開普勒尋找宜居世界的任務即將結束。“我們正在接近開普勒專案在潛在類地球行星的流行度方面所能提供的極限，”開普勒團隊成員、天文學家和SETI研究所的研究合著者喬·特威肯說。
根據同樣來自SETI的開普勒科學家傑夫·考夫林的說法，今天的公告仍然提供了幾個“隱藏的寶石”的預覽，這些“隱藏的寶石”可能會在明年的最終資料釋出中完全揭示。除了開普勒452b之外，該團隊還發現了11顆尚未確認的候選行星，這些行星似乎很小，是岩石行星，並且可能適合生命存在。其中一個，目前僅稱為KOI-7235.01，看起來只比地球大15%，並且在其恆星的宜居帶正中心執行。如果得到確認，它將超過開普勒452b，成為天文學家在我們的太陽系之外發現的最像地球的世界。
開普勒發現的不確定性狀態，即“候選”行星和“已確認”行星的令人困惑的混合，來自於它最初尋找世界的方式。開普勒透過“凌日”來探測行星，觀察由世界陰影引起的恆星光線中明顯的下降，這些陰影恰好從地球上看到的角度週期性地掠過它們恆星的表面。但是，除了凌日行星之外，許多其他事物也會導致恆星週期性地變暗，為了驗證任何候選行星，開普勒的科學家必須排除所有這些事物。一旦確認，凌日使天文學家能夠自信地測量行星的軌道週期（即它的年份），並透過將其陰影的深度與其恆星的估計尺寸和亮度進行比較來估計其大小。基於這些微薄的資料點，他們然後猜測世界的組成和氣候可能是什麼樣的。
就開普勒452b而言，該團隊進行了廣泛的模擬以及對恆星及其周圍環境的地面觀測，以排除任何欺騙行星訊號的可能性。根據該行星的估計大小，研究人員認為它像地球一樣是岩石行星的可能性大於一半。根據其確切的組成，它的質量可能是我們星球的1到5倍之間，這將強烈影響其環境和命運。
恰如其分地，開普勒452b可能代表著多方面的終結，不僅是開普勒任務的終結，也可能是遙遠世界可能存在的任何生物圈的終結。這顆行星的宿主恆星估計比我們的太陽老15億年，而這顆行星本身接收到的星光比我們自己的世界多10%。由於類太陽恆星隨著年齡的增長而逐漸增加亮度，這可能意味著開普勒452b是一個正在衰退的、衰老的星球，曾經充滿生命，但現在正在其太陽緩慢變亮的照射下枯萎。詹金斯說，如果這顆行星只有一個地球質量，那裡的任何生命可能都接近尾聲；由於表面溫度升高，世界將處於失控的溫室效應的邊緣，引力太弱，無法阻止其生命之水沸騰到太空中。
研究合著者、SETI天文學家道格拉斯·考德威爾說，開普勒452b更可能是地球質量的五倍左右，這可能使其具有足夠的引力來保持其水分並維持繁榮的生物圈。考德威爾說，這顆行星“可能具有厚厚的大氣層，其中含有大量水，無論是在大氣層中還是在海洋中，或者兩者都有”。“鑑於其較大的尺寸，因此核心冷卻時間更長，我們認為很可能仍然存在火山活動。”所有這些加在一起將使該行星上任何強大的生物圈再獲得5億年的生命——事實證明，這與我們自己的星球在開始將其海洋也損失到太空之前可能擁有的時間大致相同。
“鑑於我們自己環境和氣候變化的擔憂，發現一顆可能比我們更早經歷失控溫室效應的系外行星，使我們反思了地球近期和長期宜居性的前景，”詹金斯說。“看到開普勒即將結束，這有點苦樂參半，”他補充道，“但我們已經成功地改變了世界對我們在宇宙中地位的看法。當我還是個孩子的時候，我常常在夏天的傍晚躺在草地上，想知道是否有看不見的世界上的生物圍繞著我仰望的星星執行。現在我們確切地知道，在類太陽恆星的宜居帶中存在著許多小的、岩石的世界，我們可以繼續採取重要的下一步行動來回答“我們是孤獨的嗎？”這個問題。這對於開普勒派對來說是多麼美好的結局！”