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经过五年的搜索，研究人员利用美国宇航局的系外行星猎手开普勒太空望远镜的数据，发现了两个看起来是最像地球的世界。这两个行星被命名为开普勒438 b和开普勒442 b，都似乎是岩石行星，并在其恒星不太热也不太冷的宜居带中运行，那里可以大量存在液态水。天文学家今天在西雅图举行的美国天文学会会议上宣布了这些行星以及其他六个新发现的小型温带世界。他们的发现将发表在《天体物理学杂志》上。这些发现使已知潜在宜居系外行星的数量增加了一倍。它们还将开普勒经过审查和确认的世界的总数推高到略高于1000个，标志着该任务在寻找外星地球的划时代搜索中的一个里程碑。
这两颗行星都距离我们数百光年，并围绕着比我们的太阳更小更暗的恒星运行。与开普勒的大多数发现一样，它们是通过凌星现象发现的——当它们穿过恒星炽热的表面时，它们朝向我们太阳系投下的阴影。凌星现象使天文学家能够测量行星的大小、轨道和受到的星光照射。开普勒438 b仅比地球大约12%，并沐浴在多40%的星光中；开普勒442 b大30%，接收到的光线少约30%。这两个球体可能比开普勒之前两个主要的岩石世界——开普勒186 f和开普勒62 f——略微温暖，后者接收到的星光明显更少——类似于火星接收到的星光。“我们不能肯定地说这些行星是否真正宜居——只能说它们是宜居性的有希望的候选者，”研究合著者、哈佛-史密森天体物理中心（CfA）的天文学家大卫·基平在马萨诸塞州剑桥市说。
当开普勒于2009年发射进入轨道以调查包含约15万颗恒星的天区时，其主要目标之一是找到镜像地球，即大小与我们自己的地球大致相同，并且在类太阳恒星周围约365天轨道上运行的世界。这项任务预计只需三年多一点的时间，因为除了凌星行星之外，还有许多因素会导致恒星变暗，天文学家需要瞥见任何镜像地球的凌星现象的周期性重复，不是一次或两次，而是三次，才能确信任何特定的变暗是由于行星造成的。
然而，类太阳恒星有其他的计划，它们被证明在亮度上比任务规划者预期的更不稳定，这混淆了开普勒对微弱阴影的搜索。开普勒的科学家们因此专注于更小、更暗、更安静的恒星，并要求更多时间来收集额外的数据。该任务在2012年得到延长，但在2013年春季遭受了稳定器设备故障的打击，这使得开普勒曾经稳定的目光飘忽不定，使其调查过早结束。去年，在研究人员设计了一种新的望远镜瞄准方法后，该航天器作为“K2”任务复活。K2是一项更有限的凌星调查，几乎没有希望找到镜像地球。该任务成功发现地球双胞胎的最后也是最好的选择是筛选开普勒2013年及更早年份的档案数据，其中充满了数千个未经证实的候选行星。“我认为这些最新的行星是我们可以从开普勒数据中获得的最好的，”基平说。“我希望感到惊讶——我也有希望——但我不确定我们会找到比我们在论文中提出的天体更接近地球双胞胎的行星。”
其他研究人员可能不同意。在同一次会议上，NASA艾姆斯研究中心（位于加利福尼亚州莫菲特菲尔德）的员工科学家和开普勒团队成员费格尔·穆拉利宣布，开普勒目录中新增了554个尚未证实的候选行星，使其候选行星总数达到4175个可能的星球。在这些新宣布的世界中，有八个小于地球的两倍，并在其恒星的宜居带中运行。这八个中的六个围绕类太阳恒星运行，并且有可能实现开普勒寻找地球2.0的难以捉摸的目标——但这只有在后续研究能够揭示更多关于它们的信息的情况下才有可能。
与开普勒的许多最诱人的发现一样，开普勒438 b和442 b太小且距离太远，无法以传统方式确认，传统方式涉及独立测量轨道行星在其恒星上引起的引力摆动。它们不是被“确认”，而是通过一系列更简单的后续观测和旨在排除误报的复杂统计测试而被“验证”。据主要作者、CfA的另一位天文学家吉列尔莫·托雷斯称，这种验证过程花费了一年半以上的时间，并依赖于世界上一些最大的望远镜以及NASA超级计算机上的密集模拟运行。尽管这种验证过程令人印象深刻，但它无法提供通过测量行星相关的摆动来确认行星时可获得的关键信息。这种测量允许天文学家估计一个世界的质量，这与凌星现象提供的尺寸估计相结合，可以得出密度和成分估计。被揭示为小而重的行星必定主要由岩石或金属构成，而看起来大而轻的世界必定拥有更多的气体。
如果没有确认性的摆动，那么现在确定开普勒438 b和442 b是岩石和金属构成的类地世界的依据是统计数据。“过去几年大量的努力表明，岩石行星和气态行星之间的分界线——过渡发生在地球大小的1.5倍左右，”基平说。“现在每个人都在趋同于这个数字。任何小于这个尺寸的都极有可能是岩石行星”——因此更有可能宜居。
在会议早期提出的最新研究进一步支持了这一论点，该研究的主要作者是另一位CfA天文学家考特尼·德雷辛，她测量了一些小型凌星行星的质量和大小，以估计岩石到气态的过渡带。德雷辛将岩石行星的一般上限定为地球大小的1.6倍。“我们现在知道银河系中的大多数行星的大小都介于地球和海王星之间，但我们在我们自己的太阳系中没有任何这些世界的例子，”德雷辛说。“为了弄清楚这些行星（我们银河系中最常见的行星）主要是岩石行星并且可能宜居，还是主要是气态行星并且可能不太宜居，我们必须进行这些测量，以了解过渡究竟发生在何处以及它的范围有多广。”
大多数行星猎手现在将他们发现类地行星的直接希望寄托在美国宇航局即将发射的凌星系外行星巡天卫星（TESS）上，该卫星计划于2017年发射。TESS预计将进行全天巡天，重点是寻找附近恒星周围的凌星岩石行星，这些行星随后可以由美国宇航局的詹姆斯·韦伯太空望远镜进行更详细的研究，后者最早将于2018年发射。即便如此，寻找真正宜居的——甚至可能有人居住的——太阳系外行星可能需要更雄心勃勃的下一代天文台。
“这项工作的影响在于证明了这类世界是存在的，”基平说。“这是一段旅程，其终点是调查行星大气层以寻找生命迹象，而这一结果表明，建造一台太空望远镜来专门做这件事是合理的。”