美国宇航局的开普勒太空飞船正在将其在其他行星系统中寻找虚拟地球双胞胎的碎片拼凑起来。开普勒号，于 2009 年发射，正在寻找大小与地球相近且表面温度适宜的行星。该公式的一半在 12 月 5 日实现，当时任务科学家宣布发现了一颗位于所谓的宜居带的行星，名为开普勒 22 b，比地球大几倍。现在开普勒号已经找到了它的前两个地球大小的世界，尽管两者都不适合生命存在，但似乎只是时间问题，该任务就能实现其最终目标。
这两个新的世界围绕着一颗名为开普勒 20 的类太阳恒星运行，距离我们 950 光年。其中一个的尺寸与我们自己的星球几乎相同；另一个仅为地球直径的 87%。按照惯例，这些行星分别被命名为开普勒 20 f 和开普勒 20 e，它们是已知直径最小的系外行星。哈佛-史密森天体物理中心的弗朗索瓦·弗雷辛和吉列尔莫·托雷斯及其同事在12 月 20 日在线发表于《自然》杂志的一篇论文中宣布了这一发现。（《大众科学》是自然出版集团的一部分。）
托雷斯说：“我们第一次跨越了发现地球大小的世界的门槛。下一步是在宜居带拥有一颗地球大小的行星。”
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距离地球数千万公里的开普勒太空飞船执行着一项相对简单的任务。它跟踪超过 150,000 颗恒星的亮度，观察它们是否在行星经过恒星表面时反复变暗。对于像开普勒 20 e 这样小的行星来说，这种变暗非常微妙；每六天，当开普勒 20 e 完成一次轨道运行时，星光会在几个小时内降至其正常流量的 99.992%。
通过跟踪行星遮挡了多少恒星的光线，天文学家可以仔细估计天体的直径。对于较大的世界，他们还可以通过使用地面望远镜测量行星的运动在其宿主恒星上引起的摆动幅度来对行星的质量进行补充估计。目击这种摆动也证实了一颗真正行星的存在，而不是其他导致恒星亮度定期波动的现象。（一种模拟行星的现象是开普勒目标恒星之一后面的双星系统；当双星系统中的一个成员遮挡另一个成员时，会导致暂时的变暗，这可能会被错误地归因于前景恒星。）
但是，目前不可能对像开普勒 20 e 和开普勒 20 f 这样小的行星进行此类质量测量。因此，托雷斯和他的同事使用了一种相对较新的名为 Blender 的软件技术，该技术可计算开普勒号所观察到的现象是由行星引起的可能性。他们设计了一系列误报场景，以确定有多少场景可以产生观测到的信号。在 NASA 的昴星团超级计算机的帮助下，研究人员分析了近十亿种不同的场景，托雷斯说。分析发现，开普勒 20 e 是行星的可能性是误报的 3,400 倍；开普勒 20 f 的行星与虚假信号比率为 1,370。
这些数字为这两个物体作为真正的行星提供了有力的证据。但是，在没有测量行星质量的情况下，它们的成分仍然未知。考虑到这两颗新发现的行星和地球的尺寸相似，研究人员表示，这两个世界都有可能具有类似的硅酸盐和铁的成分。
但是相似之处仅限于此。这两颗新发现的行星都围绕它们的母恒星运行在紧密的轨道上，这应该会将它们的表面温度推向不适宜生命存在的极端。托雷斯和他的同事估计，开普勒 20 f 是其中较冷的一颗，其温度约为 430 摄氏度，足以熔化铅。“它们绝对太热而无法居住，至少太热而无法支持我们所知的生命，”他说。
在提交给《天体物理学杂志》的另一项研究中，开普勒小组报告说，他们发现另外三颗小行星围绕同一颗恒星运行，直径约为地球的二到三倍。围绕开普勒 20 的所有五颗行星都是迄今为止发现的直径最小的行星之一。（天文学家至今只能测量大约 200 颗系外行星的物理尺寸；大约 500 颗行星的直径未知。）
开普勒 20 系统的架构与我们的太阳系截然不同。首先，所有五个世界的运行轨道都比我们太阳系中最里面的行星水星围绕太阳的运行轨道更接近它们的宿主恒星。与我们的太阳系不同，我们的太阳系中，内部行星是类地行星，外部行星是气体巨星，开普勒 20 系统并没有被整齐地划分。“这个系统有气态世界和岩石世界，”托雷斯说。“但它们都混在一起；它们不像我们自己的太阳系那样被分开。这是一个我们以前从未见过的非常有趣的事情。”