自2009年发射升空以来，美国宇航局的行星搜寻者开普勒太空望远镜已经发现了超过4500颗已确认或候选行星，在此过程中重塑了我们对宇宙中生命前景的看法。感谢开普勒，我们现在可以推测行星围绕着天空中几乎每一颗恒星运行，其中可能约有10%是宜居的，而我们太阳系中熟悉的内部小行星和外部巨行星的结构在宇宙中是相当罕见的。
然而，尽管取得了所有这些革命性的成果，开普勒最渴望的目标——另一颗类太阳恒星周围的地球镜像——仍然难以捉摸。至少，直到现在。在美国宇航局今天举行的新闻发布会上，同时还公布了另外500多颗新的候选行星，开普勒的任务科学家宣布，他们终于发现并确认了看起来像是该任务长期以来梦寐以求的圣杯，一颗名为开普勒452b的近地球双胞胎。这一发现详述在一篇将发表在《天文学杂志》上的论文中。“是的，这是第一颗在类太阳恒星宜居带中的小型、可能是岩石的行星，”首席作者、天文学家、在NASA艾姆斯研究中心工作了20年的开普勒任务资深人士乔恩·詹金斯说。开普勒452b估计是我们星球大小的1.6倍，并且在一个温和、适合生命存在的轨道上运行，围绕着天鹅座中的一颗恒星，距离我们约1400光年，这颗恒星与我们自己的太阳惊人地相似。
这一发现标志着漫长道路的结束。在到达发射台之前，开普勒经历了数十年的发展困境，因为它的支持者努力说服美国宇航局，该任务实际上会按计划进行。在开普勒最终发射后，挫折仍在继续。它观测的绝大多数类太阳恒星都被证明远不如我们自己的恒星平静，用天体物理“噪声”污染了航天器精细的数据集，需要额外的观察时间才能克服。更糟糕的是，用于指向航天器的反作用轮磨损得比计划的更早，导致主要任务在2013年过早结束。
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在任务早期，开普勒设法发现了一些诱人的世界，一些超大型的地球表亲，它们中的大多数都围绕着比太阳小、冷、安静的称为M型和K型矮星的恒星进行温和的轨道运行，但所有这些挫折使得在类太阳G型恒星周围寻找较小的地球大小的行星变得非常困难。“我们认为，我们找到围绕类太阳恒星运行的较小、岩石宜居世界的希望可能破灭了，”詹金斯回忆道。但是，得益于在飞行中开发的一系列巧妙的分析技术和观测方法，每次通过开普勒的数据任务时，科学家们都设法榨取出越来越小的行星。随着这些较小、较冷的行星的积累，天文学家越来越接近于确定我们星系中潜在宜居的、潜在类地球行星的数量，他们称之为“eta-Earth”。
“我们正在缓慢地看着开普勒慢慢地逼近地球的类似物，”研究合著者、艾姆斯的天体物理学家、同时也是开普勒任务科学家的娜塔莉·巴塔利亚说。“我们越接近，就越难。我们正在穿过杂草丛，寻找最珍贵的宝石……有些人说开普勒找不到围绕G型恒星运行的小型宜居带行星。现在我们找到了，我相信开普勒不仅可以确定K型和M型恒星的eta-Earth，还可以确定G型恒星的eta-Earth。”巴塔利亚说，了解eta-Earth将使天文学家能够估计最近的地球双胞胎有多近，从而估计未来太空望远镜需要有多大才能对这些行星进行成像并研究它们的生命迹象。
然而，在今天的数据发布之后，明年某个时候将只有最后一次官方的开普勒发布。尽管天文学家希望从该任务的档案中获得更多的发现，但开普勒寻找宜居世界的任务即将结束。“我们正在接近开普勒项目在潜在类地球行星的流行度方面所能提供的极限，”开普勒团队成员、天文学家和SETI研究所的研究合著者乔·特威肯说。
根据同样来自SETI的开普勒科学家杰夫·考夫林的说法，今天的公告仍然提供了几个“隐藏的宝石”的预览，这些“隐藏的宝石”可能会在明年的最终数据发布中完全揭示。除了开普勒452b之外，该团队还发现了11颗尚未确认的候选行星，这些行星似乎很小，是岩石行星，并且可能适合生命存在。其中一个，目前仅称为KOI-7235.01，看起来只比地球大15%，并且在其恒星的宜居带正中心运行。如果得到确认，它将超过开普勒452b，成为天文学家在我们的太阳系之外发现的最像地球的世界。
开普勒发现的不确定性状态，即“候选”行星和“已确认”行星的令人困惑的混合，来自于它最初寻找世界的方式。开普勒通过“凌日”来探测行星，观察由世界阴影引起的恒星光线中明显的下降，这些阴影恰好从地球上看到的角度周期性地掠过它们恒星的表面。但是，除了凌日行星之外，许多其他事物也会导致恒星周期性地变暗，为了验证任何候选行星，开普勒的科学家必须排除所有这些事物。一旦确认，凌日使天文学家能够自信地测量行星的轨道周期（即它的年份），并通过将其阴影的深度与其恒星的估计尺寸和亮度进行比较来估计其大小。基于这些微薄的数据点，他们然后猜测世界的组成和气候可能是什么样的。
就开普勒452b而言，该团队进行了广泛的模拟以及对恒星及其周围环境的地面观测，以排除任何欺骗行星信号的可能性。根据该行星的估计大小，研究人员认为它像地球一样是岩石行星的可能性大于一半。根据其确切的组成，它的质量可能是我们星球的1到5倍之间，这将强烈影响其环境和命运。
恰如其分地，开普勒452b可能代表着多方面的终结，不仅是开普勒任务的终结，也可能是遥远世界可能存在的任何生物圈的终结。这颗行星的宿主恒星估计比我们的太阳老15亿年，而这颗行星本身接收到的星光比我们自己的世界多10%。由于类太阳恒星随着年龄的增长而逐渐增加亮度，这可能意味着开普勒452b是一个正在衰退的、衰老的星球，曾经充满生命，但现在正在其太阳缓慢变亮的照射下枯萎。詹金斯说，如果这颗行星只有一个地球质量，那里的任何生命可能都接近尾声；由于表面温度升高，世界将处于失控的温室效应的边缘，引力太弱，无法阻止其生命之水沸腾到太空中。
研究合著者、SETI天文学家道格拉斯·考德威尔说，开普勒452b更可能是地球质量的五倍左右，这可能使其具有足够的引力来保持其水分并维持繁荣的生物圈。考德威尔说，这颗行星“可能具有厚厚的大气层，其中含有大量水，无论是在大气层中还是在海洋中，或者两者都有”。“鉴于其较大的尺寸，因此核心冷却时间更长，我们认为很可能仍然存在火山活动。”所有这些加在一起将使该行星上任何强大的生物圈再获得5亿年的生命——事实证明，这与我们自己的星球在开始将其海洋也损失到太空之前可能拥有的时间大致相同。
“鉴于我们自己环境和气候变化的担忧，发现一颗可能比我们更早经历失控温室效应的系外行星，使我们反思了地球近期和长期宜居性的前景，”詹金斯说。“看到开普勒即将结束，这有点苦乐参半，”他补充道，“但我们已经成功地改变了世界对我们在宇宙中地位的看法。当我还是个孩子的时候，我常常在夏天的傍晚躺在草地上，想知道是否有看不见的世界上的生物围绕着我仰望的星星运行。现在我们确切地知道，在类太阳恒星的宜居带中存在着许多小的、岩石的世界，我们可以继续采取重要的下一步行动来回答“我们是孤独的吗？”这个问题。这对于开普勒派对来说是多么美好的结局！”