如果說人類尋找新能源是為地球的未來提供更多選擇，那麼在宇宙中尋找下一個“地球”，或許就是給人類的未來提供備選出路，
美國國家航空航天局（NASA）宣佈，其凌星系外行星巡天衛星，也是被譽為“行星獵人” 的 TESS （Transiting Exoplanet Survey Satellite）在其觀測的恆星宜居帶區域中發現了第一顆與地球大小相當的行星，並推測其星球表面可能存有液態水。
隨後，科學家使用 NASA 的斯皮策太空望遠鏡（Spitzer Space Telescope）確認了這個被命名為 “TOI 700d” 的發現，並且對該行星的潛在環境進行了建模，以便在將來的觀測中提供更多參考依據。
TOI 700d 是人類迄今為止在恆星的宜居帶（指一顆恆星周圍可能存在液態水的區域）中發現的，僅有的少數幾個地球大小的行星之一。其他還包括距離地球約 39.13 光年的 TRAPPIST-1 系統中的幾顆行星，以及 NASA 開普勒太空望遠鏡發現的少數行星。
NASA 噴氣推進實驗室於美國時間 1 月 6 日在檀香山舉行的美國天文學會第 235 次年會上，正式對外宣佈 TOI 700d 的發現。隨後，NASA 在其官網也發表了這項發現，並將相關細節做成視訊（大小約 8MB）。
“行星獵人”TESS 與 Spitzer 太空望遠鏡的功勞TESS 是 NASA “探索者計劃”的太空望遠鏡之一，其核心成像載荷由麻省理工學院設計並建造，在 2018 年 4 月發射升空之後就開始了它的行星搜尋之旅。
TESS 採用凌日法（利用行星對恆星光源的遮擋）來探測系外行星，它長時間地注視著天空，尋找由我們與恆星之間繞行的行星所引起的微弱的、有規律的星光下降（即凌日）；同時，從恆星變暗的程度也能推測出行星相對於恆星的大小。
“ TESS 的設計和發射是專門為尋找繞恆星附近執行的、地球大小的行星而設計的。” 在華盛頓 NASA 總部的天體物理學部門主管 Paul Hertz 說，“恆星附近的行星最容易被太空和地球上的大型望遠鏡跟蹤，而找到 TOI 700d 是 TESS 的一項關鍵科學發現。用 Spitzer 太空望遠鏡確認了行星的大小和可居住區狀態也是 Spitzer 今年一月科學操作的又一個勝利。”
“行星獵手” TESS 的單次工作會持續監視一大片天空 27 天，其觀測範圍被稱為“扇區”。這種長時間地凝視有助於人們通過衛星來跟蹤行星的過境行為——由於行星在其環繞的恆星前橫越軌道而引起的亮度變化。
圖 | 距地球 100 光年之外的 TOI 700d（來源：NASA's Transiting Exoplanet Survey Satellite）
高中生來挑錯TOI 700d 環繞的恆星 TOI 700 位於多拉多星座南部，是一顆小且冷的 M 矮星，距我們只有 100 光年。整體來看，它大概是太陽品質和大小的 2/5，其表面溫度是太陽表面溫度的一半。
這顆恆星在最早被發現之時，被 NASA 的科學家認為和太陽更相似，並錯誤地將其在 TESS 資料庫中被歸類為“近似於太陽”，而這個錯誤意味著這些行星看上去比實際要更大、更熱。
但與 TESS 小組成員一起工作的一名高中生 Alton Spencer 在和幾位研究人員操作時，發現了這個錯誤。
芝加哥大學的研究生 Emily Gilbert 表示：“當我們修正了恆星 TOI 700 的引數之後，其尺寸減小了，這讓我們意識到最外層行星的尺寸大概和地球尺寸相同，並且位於宜居區域。除此之外，在 11 個月觀測資料中，我們都沒有看到恆星產生耀斑，這大大增加了 TOI 700d 適宜人類居住的機會，並使我們對大氣和地面狀況的建模變得更加容易。”
Emily Gilbert 和其他研究人員在美國天文學會的第 235 次會議上介紹了這些發現，而關於該發現的三篇論文（其中一篇的第一作者就是 Emily）已提交給科學期刊。
圖 | 基於一個覆蓋著海洋的星球的幾個模擬環境而設計的 TOI 700d 插圖（來源：NASA's Goddard Space Flight Center）
這顆可能適合人類居住的 TOI 700d 是圍繞著恆星 TOI 700 的三顆行星之一 ，其與恆星 TOI 700 的距離剛好在可能存有液態水的宜居範圍之內，而另外兩顆被命名為 “TOI 700b” 和“TOI 700c”的行星則距離恆星太近。
最內側的行星 TOI 700b，大小也幾乎與地球一樣，可能由岩石組成，每 10 天完成一次軌道環繞。而 TOI 700c 是一顆中行星，每 16 天繞軌道執行一圈，是地球大小的 2.6 倍，介於地球和海王星的大小之間，可能是一個充滿天然氣的世界。
而 TOI 700d 是該恆星系統宜居帶中唯一的一顆行星，其測量大小比地球大 20％，每 37 天繞軌道執行一週，並且能從恆星 TOI 700 處吸收到能量（差不多是地球接收太陽能量的 86％）。這顆行星被認為具有潮汐鎖定能力，這意味著它的一側總是處於白天。
這項天文發現的意義位於馬薩諸塞州劍橋市的哈佛史密森尼天體物理中心的天文學家 Joseph Rodriguez 領導的一組科學家要求使用斯皮策太空望遠鏡（Spitzer）進行後續觀測以確認 TOI 700d。
Spitzer 太空望遠鏡的資料提高了科學家對 TOI 700d 是真實行星的信心，並進一步精確了對軌道週期和尺寸的測量資料。它還排除了在傳輸訊號時其他可能的天體物理學原因，例如系統中存有較小、較暗的伴星等情況。
圖 | Spitzer 太空望遠鏡（來源：NASA）
由於恆星 TOI 700 比較明亮，並且周圍沒有星狀耀斑的跡象產生，因此該系統是當前地面觀測站進行精確品質測量的首選。這些測量結果可以證實科學家的估計，即內行星和外行星都是岩石的，而中行星是由氣體構成的。
未來的任務也許能夠確定 TOI 700d 行星中是否存有大氣，如果有的話甚至還可以確定大氣的組成成分。
儘管 TOI 700d 的各種細節尚不清楚，需要天文學家進一步去確認。但科學家已經可以利用當前的資訊（例如行星的大小與圍繞恆星的型別等）來生成計算機模型並進行模擬預測。NASA 戈達德太空飛行中心（Goddard Space Flight Center）的研究人員對 TOI 700d 的 20 種潛在環境進行了建模，以評估是否有任何情況會導致表面溫度和壓力適於居住。
他們的 3D 氣候模型檢查了科學家通常認為的，與潛在可居住世界相關的各種地表型別和大氣成分。據推測，該行星的雲層和風的型別可能與地球截然不同。
此外，當星光穿過行星的大氣層時，它會與二氧化碳和氮等分子相互作用，產生獨特的訊號——光譜線。由大學空間研究協會的訪問學者 Gabrielle Englemann-Suissa 領導的建模團隊為 TOI 700d 的 20 個建模版本生成了模擬光譜。
“總有一天，當人們得到來自 TOI 700d 的真實光譜時，我們可以回溯，並將其與最接近的模擬光譜相匹配，進而找到與之相對應的模型。” Englemann-Suissa 說，“這是十分令人興奮的，因為無論我們從這顆可能宜居的行星上了解到什麼，它看起來都將與地球上的東西完全不同。”