宇宙中应该有数十亿个地球。为什么我们找不到它们？

2009 年，开普勒太空望远镜持续观测银河系中大约 20 万颗恒星。它正在寻找可能存在生命的地方——通过精确定位温暖黄色太阳温带地区的小型岩石行星，并弄清地球在宏观上的特殊性。虽然这项任务彻底改变了系外行星的研究，但这些主要目标基本上没有实现。2013 年，一场机械故障中断了开普勒的初步调查。天文学家后来在其数据集中只发现了一颗类地行星。

十年后，研究人员终于接近开普勒提出的一些问题的答案。类地行星可能很罕见，但也不是特别罕见。根据 5 月份发表在《天文学杂志》上的开普勒数据新分析，大约五分之一的黄色恒星可能拥有类地行星。如果研究人员的结论正确，那就意味着银河系可能有近 60 亿个地球。然而，在我们发现的 4,000 颗可能的系外行星中，只有一颗看起来像我们的地球。那么其余的在哪里呢？

“（真正类似地球的行星）本身并没有隐藏起来，只是我们的望远镜的灵敏度还不够高，无法发现它们，”德国柏林工业大学天体生物学家 Dirk Schulze-Makuch 表示，他并未参与此项研究。

如果天文学家想要找到地球 2.0，那么计算此类世界的频率的研究将为未来的望远镜提供最大的成功机会。

在目前的系外行星背景下，“类地”一词并不一定意味着一个淡蓝色的点。从望远镜的角度来看，根本没有点——只是行星经过时恒星偶尔变暗，阻挡了一小部分光线。然而，从这种闪烁中，研究人员设法提取了一些关键事实。例如，深度闪烁表示巨行星。频繁变暗是行星在快速、紧密轨道上运行的标志。如果这些特征将行星置于恒星所谓的“宜居带”，即一条温暖的轨道带，粗略计算表明恒星的温暖将使地表水保持液态，那么行星就获得了类地的绰号。

领导最近分析的系外行星科学家米歇尔·库尼莫托 (Michelle Kunimoto) 对类地行星的定义是：行星直径为地球的四分之三到 1.5 倍，围绕类太阳（“G 型”）恒星运行，轨道距离为地球的 0.99 到 1.7 倍。在我们的太阳系中，只有地球满足这些标准，火星太小，金星轨道太近，无法纳入其中。

正如 Kunimoto 的论文（她获得了不列颠哥伦比亚大学的博士学位）所表明的那样，符合这三个条件的世界几乎肯定存在。但它们很难被发现。小行星的暗化很难被看到。此外，它们可能每隔几百天才会在恒星前面凌日一次——天文学家至少需要三次凌日才能自信地宣称发现了它们。更糟糕的是，黄色太阳本来就很少见，只占银河系 4000 亿颗恒星的 7%。银河系的绝大多数恒星都是暗淡的红矮星，它们可能会使附近的行星沐浴在致命的耀斑之中。

任务规划人员在发射时并不知道，开普勒几乎没有机会完成其最初计划的搜索。为了三次观测到绕恒星宜居带外缘运行的较慢行星的凌日现象，该望远镜需要连续七年以上不间断地观测同一片天空。但它的指向装置在四年后就坏了，这段时间足以让它只在恒星温带的大约一半内侧发现行星。

此外，开普勒的设计初衷是针对我们的太阳。但我们的恒星却在很多方面都很特别。“太阳往往非常安静，”Kunimoto 说，而开普勒的恒星则因内在燃烧而发出更多噼啪声。“从本质上讲，找到类地行星要比任务设计者预期的困难得多。”

开普勒望远镜以数千颗系外行星的形式提供了科学成果，其中大部分是环绕其主恒星的巨大行星。但研究人员一直在试图推断那些不那么史诗般、更熟悉的世界，而开普勒望远镜自那以后一直无法完全辨认出来。（开普勒 452b 是一个突出的类地行星例外，它的直径比地球宽 10%，一年只比我们的长三周。）

这项新研究以宾夕法尼亚州立大学天文学家 Danley Hsu 于 2018 年开发的方法为基础。此前，许多研究人员认为行星的大小和轨道会均匀分布，但随着系外行星数量的增长，某些类型的行星似乎比其他类型的行星更常见。例如，对于周期短于 100（地球）天的行星，许多行星比地球宽 50%，许多行星宽 150%，但很少有行星的周长是地球的两倍。为了解决这些无法解释的奇怪现象，Hsu 和 Kunimoto 都将开普勒数据分成许多不同大小和轨道的类别，并以更独立的方式对它们进行分析。Kunimoto 更进一步，生成了自己的系外行星候选名单，而不依赖于官方目录。

最后，Kunimoto 发现，大约每五颗类地行星中，就有一颗可能围绕一颗类地恒星运行。但她强调，这个数字代表了一个上限，这样的行星可能更为罕见。她的研究结果代表了一种新出现的共识，即当地银河系的地球与太阳的比例应该在 1:10 左右。Kunimoto 承认，这个数字仍然有点粗略，但它比之前发表的广泛范围要严格，之前发表的广泛范围是每五十个太阳围绕一个地球运行，到每个太阳围绕两个地球运行。

舒尔茨-马库赫称这一估计“合理”，并表示这种研究让我们对一些原本无法知晓的问题的答案有了宝贵的了解，例如“我们的太阳系是典型的还是一种异常系统”。

然而，他警告称，不要让想象力在星系中肆意驰骋，想象星系中充斥着数十亿颗蓝色和绿色、云朵密布的球体。轨道、大小和恒星类型的有限标准几乎无法说明行星是否有保护性的大气层和磁屏蔽、水或生命出现所需的物质。

类似 Kunimoto 的估计也可能影响未来的任务，并让他们更有可能找到比开普勒更多的类地行星。这些行星越常见，任务规划者就越能专注于设计用于仔细研究单个行星的仪器，而不是进行更广泛的扫描。

例如，舒尔茨-马库赫希望未来的开普勒望远镜能携带“星光遮蔽器”，遮蔽恒星，以单个像素的形式捕捉系外行星，这些像素的变化可能会暴露季节的流逝或冰盖的存在。这些创新可能会缩小研究人员对类地行星的定义，但他预测，要明确发现真正的地球 2.0（由生命塑造的地球），还有很长的路要走。

他说：“如果我们只是使用现有的技术，感觉我们离目标还有好几光年。”