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經過五年的搜尋，研究人員利用美國宇航局的系外行星獵手開普勒太空望遠鏡的資料，發現了兩個看起來是最像地球的世界。這兩個行星被命名為開普勒438 b和開普勒442 b，都似乎是岩石行星，並在其恆星不太熱也不太冷的宜居帶中執行，那裡可以大量存在液態水。天文學家今天在西雅圖舉行的美國天文學會會議上宣佈了這些行星以及其他六個新發現的小型溫帶世界。他們的發現將發表在《天體物理學雜誌》上。這些發現使已知潛在宜居系外行星的數量增加了一倍。它們還將開普勒經過審查和確認的世界的總數推高到略高於1000個，標誌著該任務在尋找外星地球的劃時代搜尋中的一個里程碑。
這兩顆行星都距離我們數百光年，並圍繞著比我們的太陽更小更暗的恆星執行。與開普勒的大多數發現一樣，它們是透過凌星現象發現的——當它們穿過恆星熾熱的表面時，它們朝向我們太陽系投下的陰影。凌星現象使天文學家能夠測量行星的大小、軌道和受到的星光照射。開普勒438 b僅比地球大約12%，並沐浴在多40%的星光中；開普勒442 b大30%，接收到的光線少約30%。這兩個球體可能比開普勒之前兩個主要的岩石世界——開普勒186 f和開普勒62 f——略微溫暖，後者接收到的星光明顯更少——類似於火星接收到的星光。“我們不能肯定地說這些行星是否真正宜居——只能說它們是宜居性的有希望的候選者，”研究合著者、哈佛-史密森天體物理中心（CfA）的天文學家大衛·基平在馬薩諸塞州劍橋市說。
當開普勒於2009年發射進入軌道以調查包含約15萬顆恆星的天區時，其主要目標之一是找到映象地球，即大小與我們自己的地球大致相同，並且在類太陽恆星周圍約365天軌道上執行的世界。這項任務預計只需三年多一點的時間，因為除了凌星行星之外，還有許多因素會導致恆星變暗，天文學家需要瞥見任何映象地球的凌星現象的週期性重複，不是一次或兩次，而是三次，才能確信任何特定的變暗是由於行星造成的。
然而，類太陽恆星有其他的計劃，它們被證明在亮度上比任務規劃者預期的更不穩定，這混淆了開普勒對微弱陰影的搜尋。開普勒的科學家們因此專注於更小、更暗、更安靜的恆星，並要求更多時間來收集額外的資料。該任務在2012年得到延長，但在2013年春季遭受了穩定器裝置故障的打擊，這使得開普勒曾經穩定的目光飄忽不定，使其調查過早結束。去年，在研究人員設計了一種新的望遠鏡瞄準方法後，該航天器作為“K2”任務復活。K2是一項更有限的凌星調查，幾乎沒有希望找到映象地球。該任務成功發現地球雙胞胎的最後也是最好的選擇是篩選開普勒2013年及更早年份的檔案資料，其中充滿了數千個未經證實的候選行星。“我認為這些最新的行星是我們可以從開普勒資料中獲得的最好的，”基平說。“我希望感到驚訝——我也有希望——但我不確定我們會找到比我們在論文中提出的天體更接近地球雙胞胎的行星。”
其他研究人員可能不同意。在同一次會議上，NASA艾姆斯研究中心（位於加利福尼亞州莫菲特菲爾德）的員工科學家和開普勒團隊成員費格爾·穆拉利宣佈，開普勒目錄中新增了554個尚未證實的候選行星，使其候選行星總數達到4175個可能的星球。在這些新宣佈的世界中，有八個小於地球的兩倍，並在其恆星的宜居帶中執行。這八個中的六個圍繞類太陽恆星執行，並且有可能實現開普勒尋找地球2.0的難以捉摸的目標——但這隻有在後續研究能夠揭示更多關於它們的資訊的情況下才有可能。
與開普勒的許多最誘人的發現一樣，開普勒438 b和442 b太小且距離太遠，無法以傳統方式確認，傳統方式涉及獨立測量軌道行星在其恆星上引起的引力擺動。它們不是被“確認”，而是透過一系列更簡單的後續觀測和旨在排除誤報的複雜統計測試而被“驗證”。據主要作者、CfA的另一位天文學家吉列爾莫·託雷斯稱，這種驗證過程花費了一年半以上的時間，並依賴於世界上一些最大的望遠鏡以及NASA超級計算機上的密集模擬執行。儘管這種驗證過程令人印象深刻，但它無法提供透過測量行星相關的擺動來確認行星時可獲得的關鍵資訊。這種測量允許天文學家估計一個世界的質量，這與凌星現象提供的尺寸估計相結合，可以得出密度和成分估計。被揭示為小而重的行星必定主要由岩石或金屬構成，而看起來大而輕的世界必定擁有更多的氣體。
如果沒有確認性的擺動，那麼現在確定開普勒438 b和442 b是岩石和金屬構成的類地世界的依據是統計資料。“過去幾年大量的努力表明，岩石行星和氣態行星之間的分界線——過渡發生在地球大小的1.5倍左右，”基平說。“現在每個人都在趨同於這個數字。任何小於這個尺寸的都極有可能是岩石行星”——因此更有可能宜居。
在會議早期提出的最新研究進一步支援了這一論點，該研究的主要作者是另一位CfA天文學家考特尼·德雷辛，她測量了一些小型凌星行星的質量和大小，以估計岩石到氣態的過渡帶。德雷辛將岩石行星的一般上限定為地球大小的1.6倍。“我們現在知道銀河系中的大多數行星的大小都介於地球和海王星之間，但我們在我們自己的太陽系中沒有任何這些世界的例子，”德雷辛說。“為了弄清楚這些行星（我們銀河系中最常見的行星）主要是岩石行星並且可能宜居，還是主要是氣態行星並且可能不太宜居，我們必須進行這些測量，以瞭解過渡究竟發生在何處以及它的範圍有多廣。”
大多數行星獵手現在將他們發現類地行星的直接希望寄託在美國宇航局即將發射的凌星系外行星巡天衛星（TESS）上，該衛星計劃於2017年發射。TESS預計將進行全天巡天，重點是尋找附近恆星周圍的凌星岩石行星，這些行星隨後可以由美國宇航局的詹姆斯·韋伯太空望遠鏡進行更詳細的研究，後者最早將於2018年發射。即便如此，尋找真正宜居的——甚至可能有人居住的——太陽系外行星可能需要更雄心勃勃的下一代天文臺。
“這項工作的影響在於證明了這類世界是存在的，”基平說。“這是一段旅程，其終點是調查行星大氣層以尋找生命跡象，而這一結果表明，建造一臺太空望遠鏡來專門做這件事是合理的。”