理想的“地球2.0”將是一顆地球大小、品質相當的行星，與一顆非常像我們自己的恆星之間的距離與地-日相似。我們還沒有找到這樣一個世界，但是我們正在努力估算我們銀河系中有多少這樣的行星。
在探索宇宙生命的過程中，我們有理由去觀察那些與我們所知道的唯一成功案例相似的世界：我們的地球。在這裡，它是一個岩石行星，它有一個稀薄的大氣，通過它的軸快速自轉，並繞恆星繞軌道執行，液態水穩定地漂浮在地表上數十億年。在大陸和液態海洋的表面擁有合適的溫度和壓力，以及可能出現的生命所需的適當原料。
我們可能還不知道在我們的銀河系和宇宙中，生命究竟有多普遍或稀有。關於生命起源或生命頻率演變成複雜、智慧甚至技術先進文明的問題仍然沒有答案，因為我們缺乏這些資訊。但系外行星資料呢？我們有很多。這就是為什麼這樣一個謎，天文學家不能就像太陽一樣的恆星應該擁有多少類地行星的問題達成一致。
哈勃在獵戶座星雲拍攝到的30個原行星盤。哈勃望遠鏡是識別這些光碟特徵的極好的資源，但幾乎沒有能力探測這些磁碟的內部特徵。許多年輕恆星直到最近才離開原恆星階段。像這樣的恆星形成區域經常會同時產生成千上萬顆新恆星。
每當我們形成一顆新星時，故事就開始了。新的恆星實際上是一團氣體在自身重力作用下坍塌而形成的，在引力形成的過程中積累品質，然後在新形成的恆星的輻射壓力下，在這個特定的品質塊內和整個恆星形成區域的其他地方，輻射壓力都會將需要的材料吹走。
這些恆星中有一小部分（約1%）將是熱的、藍色的、大品質的和短命的：或者是O級、B級，或者是A級恆星。這些恆星的壽命僅僅是我們太陽生命的一小部分，它們的壽命不足以支撐生命的進化，正如我們在地球上所知道的那樣。同時，大多數恆星（約75-80%）是紅矮星：M級恆星。這些恆星有地球大小的行星，其中許多位於它們恆星的可居住區，但它們的性質與地球大不相同。
恆星的顏色和大小分類系統是非常有用的。通過測量我們宇宙的區域性區域，我們發現只有5%的恆星比我們的太陽品質大（或更大）。它的亮度是最暗的紅矮星的幾千倍，但最大的O星卻有數百萬倍於我們的太陽。大約20%的恆星屬於f、g或k類。雖然關於M級恆星周圍行星的生命有許多有趣的可能性，但它們面臨的挑戰與地球世界的挑戰截然不同。例如：
圍繞M級恆星的地球大小的行星將變得潮汐鎖定，其中同一個面總是面向恆星，而不是在其軸上與其旋轉的不同週期旋轉。 M級恆星非常頻繁地發射高能耀斑，這就造成了在很短的時間尺度上剝離任何薄大氣的危險。 M級恆星很少發出紫外線和藍光，這使得我們知道光合作用是不可能的。 M級恆星發射大量的X射線，可能足以對環繞它的任何陸地行星的表面進行“消毒”。在這樣的世界裡，生命可能仍然存在，但這是一個有爭議的命題。
紅矮星系統中的所有內行星都將被潮汐鎖定，一邊總是朝向恆星，另一邊總是遠離恆星，晝夜之間有一個類似地球的可居住環。但是，儘管這些世界與我們自己的世界如此不同，我們不得不問一個問題：它們中的一個是否仍有可能是可居住的？另一方面，在尋找太陽系以外的生命的過程中，我們很容易陷入困境：在類似地球的距離上尋找地球大小的行星，在類似太陽（f級、g級或k級）恆星周圍有類似地球的條件。
這是一個很好的問題，因為這是一個我們有很多資料的問題。我們知道哪些恆星落入這些太陽類（大約20%個左右），美國宇航局開普勒衛星在大約三年的時間裡，觀測到數千顆這樣恆星。
有趣的是：在過去的十年中，我們有開普勒資料，在2019年間，估計從每顆太陽狀恆星的0.013個類地行星的低到1.24的高：100倍的差異。
在過去的十年中，自從美國宇航局開普勒任務的第一次到達以來，圍繞著地球類行星的太陽狀（F，G，K類星體）的數量的估計從每顆恆星的1%機率低到每顆恆星的大於100%（在1到2顆類地行星之間）。這些不確定性，比如資料，簡直是天文數字。科學家們同意控制一個系統的物理定律，同意描述或分類系統的條件，並使用相同的資料，它們都會得到相同的結果。每個人肯定都在使用全套可用的系外行星資料（主要是開普勒），所以在計算類太陽恆星周圍的類地世界有多普遍時，一些假設肯定有問題。
然而，首先要強調的是，開普勒資料本身並沒有分歧。當一顆行星偶然地與它的母星和我們的視線對齊時，它將在每顆軌道上一次穿過恆星的表面，阻擋恆星的一小部分光的一小部分時間。我們積累的過境事件越多，訊號就越強。由於開普勒的任務，我們發現了數千顆恆星周圍有系外行星。
開普勒的設計目的是尋找行星凌日，在行星上環繞恆星的大型行星可以阻擋一小部分光，使其亮度降低"高達"1%。世界相對於其母星越小，建立強健訊號所需的傳遞方式就越多，其軌道週期越長，您就越需要觀察才能獲得高於噪聲的探測訊號。開普勒成功地為我們以外的恆星周圍的數千顆行星實現了這一目標。我們能計算的沒有明顯不確定性的是一個特定半徑的行星，在特定距離上圍繞一個特定型別的恆星執行的可能性。開普勒使我們能夠對各種型別的系外行星進行數量統計，通過這一點，我們可以推斷出一個地球大小的行星，在軌道距離範圍內繞太陽軌道執行的可能性範圍。
當我們單獨研究這個問題時，會出現一些不確定性，但它們相對較小。開普勒任務，由於其設計規範意味著最容易發現的行星是相對大的行星，且該行星圍繞著相對較小的恆星。在類地距離上，類地行星圍繞類地恆星的距離略超過開普勒的能力。
今天，我們知道超過4000顆已確認的系外行星，其中2500多顆是在開普勒的資料中發現的。這些行星的大小從比木星大到比地球小不等。然而，由於開普勒大小的限制和任務的持續時間，大多數行星都非常熱，接近恆星。TESS與它發現的第一批行星有著同樣的問題：它們非常熱，並且處於接近的軌道。只有通過長期觀測（或直接成像），我們才能探測到週期較長的行星（即多年軌道）因此，由於我們對系外行星種群統計做出推論，因此必須出現不確定性。這是一個合理的不確定因素，而且隨著未來十年更強大的行星發現望遠鏡和任務上線，我們可以期待改進。但這不是天文學家對類似太陽的恆星周圍類地世界數量估計的巨大差異的主要原因。
第二個不確定性來源（更大）來自“可居住區在哪裡”這個大問題。我們通常把這個定義為一個距離，地球大小的行星和地球類似的大氣可以從它的母星中存在，在它的表面仍然有液態水。這個問題的答案要難得多。
可居住區是一個距離恆星的距離範圍，在這個距離範圍內，液態水可能會聚集在繞軌道執行的行星表面。如果一顆行星離它的母星太近，它會太熱，水會蒸發掉。如果一顆行星離恆星太遠，它就太冷了，水就結冰了。恆星的大小、品質和溫度各不相同。比太陽（m矮星）更小、更冷、品質更低的恆星，其可居住區域比太陽（g矮星）更靠近恆星。比太陽（a矮星）更大、更熱、品質更大的恆星，其可居住區距離恆星遠得多。科學家們不同意居住區應該延伸到它的內外邊界。你可能會想說：“嗯，金星太熱，火星太冷，地球正好，”並在這些假設下進行。但是我們有很多方法可以改變金星的大氣層，讓火星像地球一樣，可以居住40多億年。同樣，如果我們用一個更大的、大氣層更厚的世界取代火星，它也可以保持宜居性，液態水在火星表面一直存在到今天。
我們研究了解到，定義一個地球大小的行星的可居住區域並不簡單，並不僅僅是“在這個內部距離和那個外部距離之間”，而是取決於行星品質、行星大氣的內容和密度等因素。行星的大氣層和恆星演化因素，將恆星的過去和未來歷史與環繞它的行星的可居住性聯絡起來。
這張圖顯示了天空中真正的恆星，在這些恆星上可以觀測到處於可居住區的行星。顏色編碼顯示觀察外星候選的概率，如果它存在於該恆星周圍（綠色是高概率，紅色是低概率）。
不知道可居住區的確切位置，可能導致我們過於自由地估計類地世界的數量，或者如果我們過於保守，就可能導致我們排除潛在的類地世界。與大多數事物一樣，自由假設很可能幫助我們封裝偶爾出現不太可能的結果的角落案例，而保守的假設可能捕獲最有利於地球的多個世界結果。
已知小開普勒系外行星存在於恆星的可居住區域。被歸類為超級地球的世界究竟是像地球一樣還是像海王星一樣，這是一個懸而未決的問題，但對於一個世界來說，繞太陽一樣的軌道執行或進入這個所謂的可居住區，使生命具有產生的潛力，可能並不重要。我們對這些世界及其性質所做的假設，與我們對類似太陽的恆星及其周圍行星的一部分所做的估計直接相關。天文學家們既不同意地球世界大小的下限，也不同意上限。
如果一個世界太小，人們的想法是，它會迅速地散發出內部的熱量；它的核心會停止任何磁性活動；太陽風會把大氣帶走；然後，這個世界的大氣壓力會降到一個臨界閾值（淡水的三重點）以下，這就是生命機會的終結。火星就是這樣，許多科學家認為這是地球半徑70%以下所有星球的命運。
但是，如果一個世界太大（甚至比地球稍大一點），它的大氣層不會保持薄和透氣，但會變得厚和破碎。在一個關鍵的過渡發生之前，行星在形成過程中可以擁有一個臨界品質：要麼行星沒有足夠的引力來儲存其原始的氫和氦氣，要麼它會越過這個門檻並有足夠的品質。
這21顆開普勒行星發現於恆星的可居住區，直徑不超過地球直徑的兩倍。這些世界中的大多數圍繞著紅矮星執行，它們離圖的“底部”更近，很可能不像地球。同時，地球半徑為1.5或更大的世界幾乎肯定也不是地球。把我們星系中的系外行星群統計記錄下來，將有助於我們在未來發現和測量真實類地球世界的特性。低於這個臨界值，該星球表面仍然可以有液態水，它可以是類似地球的。但是在那個閾值以上，大氣厚度，大非常厚，大氣壓力可能是地球上的幾千倍。
“超級地球”是天文學家已經使用了十多年的術語。有一種觀點認為，一顆行星可能比地球大得多，品質也比地球大得多，但仍然是岩石和稀薄的大氣層。在我們的太陽系中，沒有金星/地球和海王星/天王星大小的世界，因此我們沒有直接的經驗，知道在這個範圍內，岩石和富含氣體的世界之間的平均線在哪裡。但多虧了我們所掌握的系外行星資料，這個答案已經為人所知。
行星的分類方案有岩石狀、海王星狀、木星狀或恆星狀。地球和海王星之間的邊界是模糊的，大約發生在1.2地球半徑處。用詹姆斯韋伯太空望遠鏡對候選的超級地球世界進行直接成像，可能會使我們能夠確定每顆行星周圍是否存在氣體包層。請注意，這裡有四種主要的“世界”分類，岩石行星和有氣體包層的行星之間的界限，遠低於我們在2019年測量到的任何行星的大氣大小。請注意沒有“超級地球”類別。如果該行星有兩個以上的地球品質，也就是地球半徑的120-125%，它就不再是岩石行星，而是擁有可怕的氫和氦的外殼。海王星和天王星擁有這樣一個氫和氦外，;和最近宣佈的帶水的可居住區系外行星一樣。
我們知道銀河系中有2000億到4000億顆恆星。其中大約20%的恆星是類太陽的，相當於我們銀河系中大約400到800億顆類太陽恆星。很可能有幾十億個地球大小的行星圍繞著這些恆星執行，它們的表面可能有液態水，或者像地球一樣，但這究竟是10億還是20億，500億還是1000億還不清楚。