据消息称，美国国家航空航天局(NASA)的凌日系外行星勘测卫星(TESS)在其观测的主恒星的宜居带发现了第一颗地球大小的行星。斯皮策太空望远镜证实了这一发现。这颗行星是迄今为止发现的几个地球大小的宜居星球之一。
这颗行星被称为TOI 700d，距离地球约100光年。它围绕着多拉多星座中一颗冷的m -矮星(红矮星)TOI 700运行。这对TESS来说是一个关键的发现，因为它的设计初衷就是在其他太阳系中搜寻地球大小的行星。
按照天文学的命名惯例，TOI 700d是距其恒星第四远的行星。字母b和c是离恒星较近的行星。TOI 700d位于TOI 700恒星的宜居带内，在适当的大气和压力条件下，液态水可能存在于这颗行星的表面。最里面的两颗行星，TOI 700b和c，由于离恒星太近，不可能有液态水。
TESS通过连续27天监测一大片天空来发现行星的存在。当一颗系外行星从我们和恒星之间经过时，它能探测到星光的下降。每一颗行星从它的恒星前面经过，这叫做凌日。在这种情况下，TESS抓住了TOI 700系统中的三颗行星多次凌日，由此发现了这颗什么的星球。
NASA华盛顿总部天体物理学部门主任保罗·赫兹(Paul Hertz)说:“TESS的设计和发射是专门用来寻找地球大小的行星围绕附近的恒星运行。”“在太空和地球上，用更大的望远镜追踪附近恒星周围的行星是最容易的方法。因此对苔丝来说，发现TOI 700d是一个关键的科学发现。斯皮策太空望远镜确认了这颗行星的大小和适居带的状态，这是斯皮策太空望远镜在今年1月科学实验接近尾声时取得的又一次胜利。”
主恒星TOI 700是一颗小而冷的m -矮星(红矮星)，大约是太阳质量的40%。TESS研究的区域称为扇区，在TESS运行的第一年，TOI 700出现在多个扇区内。起初，天文学家错误地认为这颗恒星与我们的太阳更相似。这反过来又使行星看起来更大更热。最终，这个错误被纠正了，现在天文学家可以看到TOI 700d处于宜居带。
“当我们修正了这颗恒星的参数后，它的行星尺寸减小了，我们意识到最外层的行星与地球差不多大，处于宜居地带，”研究人员之一、芝加哥大学(University of Chicago)的研究生艾米丽吉尔伯特说。
围绕红矮星运转的系外行星有一个问题，那就是它们会发光。红矮星寿命很长，这使它们成为其行星上生命发展的有趣候选者。但它们可以表现出明显的燃焰现象，有时在几分钟内就能将能量输出增加一倍，这在它们的行星是否适合居住的问题上引发了大量争论。但是根据吉尔伯特的研究，TOI 700d并没有表现出燃除活动。
红矮星可以产生大量的燃除活动，这对它们的行星的宜居性造成了影响。
“此外，在11个月的数据中，我们没有看到来自这颗恒星的耀斑，这增加了TOI 700d适合居住的机会，并使其更容易建立其大气和表面条件的模型，”吉尔伯特说。
围绕红矮星运行的系外行星的另一个问题是潮汐锁定。因为红矮星产生的能量比太阳这样的恒星要少得多，所以行星必须离红矮星非常近才能处于宜居带。但这种接近会导致潮汐锁定，这可能会减少可居住的可能性。根据这项工作背后的团队，他们在美国天文年会上提出，这些行星几乎肯定是潮汐锁定的。
斯皮策太空望远镜(Spitzer Space Telescope observatory)在绕太阳轨道运行时落在地球后面。它证实了对TOI 700d及其邻近地区的后续观测。
最里面的行星，TOI 700b，大小和地球差不多，每10天绕地球一周。中间这颗行星，TOI 700c，比地球大2.6倍，每16天绕一圈。TOI 700c可能是一个由天然气主导的世界。TOI 700d大约比地球大20%，完成一个轨道需要37天。
由于这一发现的重要性——可居住带中第一个与地球大小相当的世界——科学家们想要确定这一点。由于这种确定性的需要，来自哈佛和史密森尼天体物理|中心的约瑟夫·罗德里格斯领导的一个科学家团队，要求用斯皮策进行后续观测，以确认TOI 700d。
这并不是NASA的斯皮策太空望远镜第一次被用来证实发现了一颗系外行星，斯皮策望远镜成功地发现了它。斯皮策有力地证实了苔丝的发现。它证实了这次凌日实际上是一颗行星，而不是一颗更小、更暗的伴星。斯皮策还改进了苔丝测量结果的可信度。NASA在一份新闻稿中说，斯皮策“将其对轨道周期的测量值提高了56%，其大小提高了38%。”一架1米长的小型地面望远镜进行了更多的后续观测，进一步证实了这一发现。
但即使有了这些观测，天文学家们仍处于研究这颗行星及其系统的早期阶段。由于它的邻近，天文学家将能够使用地面望远镜更精确地研究700d的质量，并有希望确认系统中所有三颗系外行星的类地或气态性质。
展望未来，未来的望远镜——无论是地面望远镜还是太空望远镜——应该能够更深入地研究这些行星，甚至可能确定它们的大气成分。但那是将来的事。目前，天文学家所掌握的信息是有价值的:它可以用来模拟行星并做出预测。
美国国家航空航天局戈达德太空飞行中心的研究人员已经建立了20个700d太空潜在环境的模型，以观察什么样的压力和温度条件会导致适合居住。但无论他们的模型是什么，无论未来的后续观测结果是什么，大约在公元700年，它很可能与地球非常不同。一个潮汐封闭的世界将会有截然不同的天气和气候。
“这很令人兴奋，因为不管我们对这个星球发现了什么，它都将与我们在地球上看到的完全不同。”
这些模型对于理解像TOI 700d这样的系外行星有着重要的作用。通过对行星的大气建模，天文学家可以预测大气光谱。这些模型可以与我们得到的实际光谱进行比较，从而为天文学家进一步了解系外行星提供一个起点。未来，詹姆斯韦伯太空望远镜将提供更多关于TOI 700d和其他系外行星的数据。它将提供研究地球大小的外行星光谱所需的灵敏度和灵敏度。
“有一天，当我们拥有来自TOI 700d的真实光谱时，我们可以回溯，将它们与最接近的模拟光谱匹配，然后将其与模型匹配，”Goddard的研究助理Gabrielle Engelmann-Suissa说，她是建模团队的领导者。“这很令人兴奋，因为不管我们对这个星球发现了什么，它都将与我们在地球上看到的完全不同。”
建模团队为700天制作了20个不同的模型。在一次模拟中，这颗系外行星有一个密度大、以二氧化碳为主的大气层，类似于年轻的火星。在那个模型中，面向恒星的一面有一层厚厚的云。在另一个模型中，这颗行星是一个全陆地版的地球，无云，风从这颗行星的夜侧吹来，汇聚在恒星一侧。
目前苔丝已经完成了两年的寻找系外行星的任务。天文学家预计TESS将发现1万颗行星，他们估计其中大约10颗可能与地球类似，位于太阳等恒星的宜居带，期待未来更多的发现。
,
