开普勒开创新天文时代

骑UFO看外星人

人类获得天体知识的道路，就其精彩程度而言，丝毫不逊色于这些天体本身所具有的自然奇观。

——约翰尼斯·开普勒

本文选自《飞碟探索》杂志！

约翰尼斯·开普勒开创的时代

公元1 5 7 1年1 2月2 7日，约翰尼斯·开普勒出生在神圣罗马帝国符腾堡州的威尔德斯达特镇，拥有德国国籍。他自幼体弱多病，家境穷困。但是，他以他那显而易见的聪明才智为自己赢得了奖学金，得以入读蒂宾根大学神学院，学习路德教派相关的神学知识。在这里，他接触到了哥白尼的学说，并对此感到欢欣鼓舞。公元1 5 9 6年，当他还在奥地利东南部的格拉茨市当数学教师时，就撰写了第一部著作——《宇宙的奥秘》。在这部公开出版的书中，开普勒直言不讳地捍卫了哥白尼学说。

开普勒的家族属于路德教派，他本人也坚决拥护奥斯堡信条。但是，他对路德教派在“圣餐中圣体是否真实存在”这一问题上所持的立场并不认同，并且拒绝签署《协和信条》。除此之外，他还拒绝皈依天主教，使他被路德教派和天主教双双排除在外，因此他在“三十年战争”（1 6 1 8年—1 6 4 8年）期间没有得到任何庇护。（“三十年战争”，又称“宗教战争”，是由神圣罗马帝国的内战演变而成的全欧洲参与的一次大规模国际战争。这场战争是欧洲各国争夺利益、树立霸权以及宗教纠纷激化的产物，以波希米亚人民反抗奥地利帝国哈布斯堡王朝统治为肇始，最后以哈布斯堡王朝战败并签订《威斯特伐利亚和约》而告结束。战争基本上是以德意志的新教诸侯和丹麦、瑞典、法国为一方，并得到荷兰、英国、俄国的支持;神圣罗马帝国皇帝、德意志天主教诸侯和西班牙为另一方，并得到教皇和波兰的支持。中世纪后期，神圣罗马帝国日趋没落，内部诸侯林立、纷争不断，宗教改革运动之后又出现了天主教和新教的尖锐对立，加之周边国家纷纷崛起，因此爆发了这场战争。）

由于他是路德教徒，却反对宗教改革，开普勒被迫辞去了他在格拉茨市的教学岗位，搬到布拉格市（现捷克共和国首都），与闻名遐迩的丹麦天文学家第谷·布拉赫共事。第谷指派开普勒去分析他对火星的观测数据。当时，天文学家对火星位置的预测存在巨大的偏差，给观测带来诸多问题。第谷的观测数据是望远镜发明之前能够取得的最佳观测数据。这些数据的精确度也足够好，足以让开普勒向人们演示火星轨道是如何完美地符合椭圆形这一事实。

公元1 6 0 1年第谷逝世后，开普勒继承了第谷的职位，任神圣罗马帝国皇帝鲁道夫二世的帝国数学家。公元1 6 0 2年，开普勒在尝试计算地球在其轨道上的位置时，发现地球在运行中扫过的面积，是由太阳和地球的轨道决定的。公元1 6 0 9年，开普勒出版了《新天文学》，在书中他描述了自己的发现。现在，这些发现被称为开普勒有关行星运动的第一和第二定律。（开普勒第一定律：椭圆定律，也叫轨道定律，即行星沿椭圆轨道运动，太阳则位于椭圆轨道两个焦点中的一个焦点上。开普勒第二定律：面积定律，即在相同时间内，太阳和运动着的行星的连线所扫过的面积都是相等的。）这正是这部著作的重要之处，一个最基本的自然法则。“这是人类历史上第一部记述一位科学家是如何通过大量不完整的数据提炼出一个具有超越性的精确理论的鸿篇巨制。”O. 金格里奇在《约翰尼斯·开普勒的新天文学》的前言中这样说道。现在，我们将这一做法称为“科学方法”。（科学方法是指通过中立地收集数据而形成一种假设理论，再付之实证检验的研究方法。）

公元1 6 1 2年，路德教徒被迫离开布拉格，开普勒也因此搬到了奥地利北部的林茨市。而在此前不久，他的第一任妻子和两个儿子刚刚去世。公元1 6 1 3年1 0月3 0日，他选择了2 4岁的贫家女苏珊娜·罗伊特林格。开普勒曾写道：“她用爱、谦逊的忠诚、节俭持家、勤劳及给继子们的爱俘获了我。”公元1 6 1 9年，开普勒出版了《世界的和谐》，提出了他的“第三定律”。（开普勒行星运动第三定律：调和定律，即所有行星公转周期的平方与它们同太阳之间平均距离的立方相等。）正是开普勒的行星运动第三定律，引导牛顿得出了引力的定义，而不仅仅是一个苹果那么简单。开普勒可以说是天体力学当之无愧的奠基人。

尽管被迫多次易稿，但在公元1 6 2 1年，开普勒还是设法出版了《哥白尼天文学概要》。该书是他最具影响力的著作，系统地讨论了所有关于日心说的问题。而后，开普勒继续投入《鲁道夫星表》的制作中。由于在制作星表的工作中包括使用对数进行计算，开普勒对对数做了进一步的拓展，为人们提供了一个对数表，可以利用该表对行星在过去的任一时间以及未来某一天所处的位置进行计算。开普勒运用该表计算出了水星和金星的两次凌日，但他在有生之年未能目睹这一盛事。

公元1630年，约翰尼斯·开普勒逝世于雷根斯堡市（德国东南部城市）。由于“三十年战争”的影响，他的坟墓在其下葬后2年内就遭到了破坏。虽然开普勒体弱多病，但其思想和精神无比强大，他一生的研究都严谨忠实于数据。

开普勒的第一次

开普勒在人类历史上第一次正确解释了行星的运动，是天体力学的奠基者。这也是人类历史上发现的第一条现代意义上的自然定律，符合现代意义上人们对自然定律的定义：普遍适用、可以验证，并且精确。

在其著作《天文学的光学部分》中，他在人类历史上第一次正确解释了小孔成像的原理;第一次正确解释了光线在人的眼睛中经过折射形成视觉的过程;第一次将为近视和远视患者所配眼镜的度数公式化;第一次正确解释了为什么用两只眼睛看事物可以产生“立体知觉”（又称“深度知觉”），从而为自己赢得了现代光学奠基人的称号。

在其著作《折射光学》（“折射光学”这一术语由开普勒创造，并且沿用至今）中，他在人类历史上第一次阐述了实像、虚像、正像、倒像以及放大率问题;第一次正确解释了望远镜是如何工作的;首次发现并阐述了全内反射的现象和特性。

在其著作《新天文学》中，开普勒在人类历史上第一次提出了太阳围绕其自身的轴自转。

除此之外，他的著作《求酒桶体积之新法》还为积分学打下了基础;第一次阐述了潮汐的形成是由月亮引起的（伽利略曾对此横加指责）。

开普勒还尝试利用由于地球轨道引起的恒星视差来测量恒星与地球之间的距离，这一方法的原理和“立体知觉”的原理是一样的。今天，这一研究的分支被称为天体测量学。

独立于纳皮尔于公元1 6 1 4年出版的对数表之外，开普勒在人类历史上第一次从纯数学的角度演化出了对数。

在他出版的小册子《关于木星的四颗卫星的观测记事》中，开普勒在人类历史上第一次提出了“卫星”一词。

开普勒：关于任务

“开普勒”任务是美国航空航天局第1 0号发现任务，是专门用来观测在银河系中恒星系统宜居带或宜居带附近发现的几十个地球大小的行星，并分析在银河系数十亿个恒星系统中有多少这样的行星。“开普勒”任务得到了美国航空航天局设在华盛顿的科学任务理事会的资助。艾姆斯研究中心负责执行“开普勒”使命、开发接地系统以及分析科学数据。美国航空航天局设在加利福尼亚州帕萨迪纳的喷气推进实验室负责“开普勒”的任务研发。位于科罗拉多州博尔德市的保尔航空航天科技公司开发了“开普勒”飞行系统，并协助科罗拉多大学大气空间物理实验室执行任务。巴尔的摩档案馆内的空间望远镜科学院负责保存和发布科学数据。

“开普勒”任务的目标是探讨恒星系统的结构和多样性。这要通过观测大量恒星样本来实现：

①确定位于恒星系统宜居带及宜居带附近的较大行星的丰度;

②确定这些行星的轨道大小和形状;

③估算在多恒星系统中有多少这样的行星;

④确定短周期巨星的反射率、大小、质量、密度和轨道大小;

⑤利用其他技术识别已发现的行星系统和它们的其他成员;

⑥确定其主恒星的属性。

“开普勒” 任务也有助于美国航空航天局的起源主题任务——太空干涉测量法和类地行星探测器，可通过识别主恒星的属性进行未知行星搜索，定义搜寻需要的空间体积，通过识别已知系统来搜寻类地行星。

“开普勒”任务的主要设计思路是通过凌星法来探测系外行星。正如我们看到的，当行星在其主恒星前面横穿而过时，会使观测到的主恒星的光度变暗，这一过程被称为凌。如果这种光度变暗是由行星引起的，它一定会呈现出周期性，因此就提供了一个可高度重复的信号和很好的检测方法。

利用美国航空航天局开发的太空光度计，开普勒空间望远镜可以检测到这种变化。一旦检测到恒星周期性的光度变暗，便能根据周期的长短估算出行星的轨道大小，从凌的深度（恒星的亮度下降多少）和恒星的大小得出行星的大小，同时运用开普勒行星运动三定律估算行星的质量。行星的表面温度可以通过恒星的轨道大小和温度计算出来，而行星的温度是判断其是否适宜居住的关键。

行星轨道能否横穿恒星前方，其概率与沿着视线方向的轨道的直径及恒星的直径有关，即轨道正好对齐的概率等于轨道的直径除以恒星的直径。对地球大小的行星来说，在1天文单位的距离上横穿过太阳大小的恒星的概率约为0.5%。对在距离恒星4光天的轨道上发现的巨行星来说，这一概率可以达到1 0%。为了检

测到更多的类地行星，人们不能只观测几个或者几百个凌星现象，需要观测成千上万个行星才可能发现几个。在设计上，开普勒空间望远镜可以同时观测超过1 0万颗恒星，并且每3 0分钟测量一次它们的亮度变化。因此，如果地球是罕见的，零或者近似于零的结果仍然是有意义的。如果地球大小的行星很常见，开普勒空间望远镜应该可以探测到好几百颗。

考虑到我们的目标是在类似太阳的恒星的宜居带找到类地行星， 凌星的周期大约为1年。由于光度减弱得非常少，因此开普勒空间望远镜必须至少连续3次观察到行星凌星造成的光度变暗才能确定该行星。大行星凌星造成的信号比较容易被检测出来，因此开普勒空间望远镜最先发现的应该是类似木星或者更大的行星。对较小的行星和距离更远的行星来说，需要花更多的时间。为了确定观测结果，通常需要3年或更长的时间。因此，开普勒空间望远镜必须稳定工作至少4年。如果开普勒空间望远镜稳定工作的时间超过4.5年，它就可能：

①通过观测更多的凌星现象提高信噪比，检测到更小的行星;

②在轨道上寻找公转周期更长的行星;

③围绕恒星寻找更难找的行星。

开普勒空间望远镜的直径为0.9 5米，也可以被称为光度计或测光表。这种大直径的设计减少了光子计数统计的干扰，便于测量到类地行星凌星亮度的细小变化。“开普勒”的轨道也不在环绕地球的轨道上，而是在太阳轨道上尾随着地球。因此，它不会被地球遮蔽，光度计也不会受到来自地球的漫射光线的影响，可以持续观测。此外，这样的轨道也避免了引力摄动和地球轨道的固有扭矩，可以提供更加稳定的观测平台。

开普勒空间望远镜重获新生

在进行了4年富有成效的行星搜寻工作之后，如果不出其他意外的话，开普勒空间望远镜即将变革天体物理学的一些新领域。

2 0 1 3年5月1 4日，开普勒空间望远镜又有一个反作用轮失灵。4个反作用轮中虽然还有2个在工作，但这无法稳定它的姿态。失去了精确指向的能力，就意味着“开普勒”将无法继续进行其搜寻太阳系外行星的主科学任务。

距离地球6 0 0 0万千米，再加上不由自主的翻滚，任何一个缺乏决心的团队都会放弃这架空间望远镜。但是，“开普勒”团队没有放弃，他们想出了一个方法——用太阳光帮助维持“开普勒”的指向。就像在指尖上平衡一支铅笔，科学家精心调整了“开普勒”的姿态，使得照射到它的太阳光能够对它施加一个不变的外力。于是，太阳光压充当了“开普勒”失灵的第二个反作用轮，稳定住了这架空间望远镜，让它能够在几个月的时间里对准天空的某一片特定区域。为

了防止阳光照射进望远镜，“开普勒”每8 3天必须调整一次指向。

在沉寂了1年多之后，“开普勒”重回天文学研究的第一线。

凌星致暗

“开普勒”让在其他恒星周围发现地球大小的行星变成了现实。如果在遥远的恒星系统中有什么东西——例如一颗行星——恰好从恒星前方经过，它的遮挡会使星光的强度降低。没有人怀疑这一点，只是过去无法探测到这一光变。

为了从技术上做到这一点，科学家花了几十年的时间，其结果是一架空前强大的空间望远镜，通过它可以观测一大片天区，同时测量数千颗恒星亮度的微小变化。由此，天文学一跃进入了太阳系外行星大量涌现的时代。

“开普勒”于2 0 0 9年3月6日发射，经过几轮测试之后，于当年5月1 2日开始收集数据。研究团队认为，他们可以确保这架耗资6亿美元的望远镜正常工作4年。然而，就在4年刚过2天的时候，它的第二个反作用轮失灵了。

在这4年里，“开普勒”发现了约1 0 0 0颗已被证实的太阳系外行星、超过4 0 0 0个行星候选体，以及2 0 0 0多对食双星。就在几十年前，谈论其他恒星

周围存在类地行星还只是科幻小说的范畴。即便在主序星周围发现了行星，大多数也是热类木星——极其靠近其主恒星的气态巨行星。虽然没有发现地球真正的孪生兄弟，但“开普勒”将其向前推进了一大步。

“开普勒”最初的观测区域位于天琴座和天鹅座，它收集的有关变星和脉动恒星的观测数据是一座丰饶的宝藏。这片天区包含1 5万颗普通的恒星，它们极有可能都拥有可以被探测到的行星。之所以选择这片远离黄道面——地球绕太阳公转的平面——的天区，是为了让“开普勒”能始终避免太阳光的干扰。

于是，“开普勒” 可以一刻不停地监视这一天区中的恒星，这是进行行星普查最可靠的办法。不幸的是，当反作用轮失灵之后，这一点就变得遥不可及了。

作用与反作用

寻找地球大小的行星需要在测光和指向上做到稳定与精度兼顾。为了维持三个自转轴的稳定，“开普勒” 需要三个能正常运转的反作用轮。它们安装在“开普勒”的外部，在低摩擦轴承上高速转动。当它们在某个方向上旋转时，“开普勒”就会在另一个方向上缓慢自转。反作用轮的优点之一是它们由“开普勒”的太阳能电池板供电，这让天文学家可以在不耗费宝贵且有限的燃料的情况下调整它的指向。反作用轮为“开普勒”提供的稳定性，与转动的自行车车轮能让你保持平衡的原理是一样的。想要充分认识反作用轮的重要性，你不妨在保证安全的前提下试着在轮子不转时保持自行车的平衡。

当任务刚刚步入第3个年头时， 第2号反作用轮率先失灵，这虽然令人沮丧，但并不致命。工程师仍有3个可用的反作用轮，不过已经没有备份。与位于地球附近的哈勃空间望远镜不同，“开普勒”位于一条周期为3 7 2. 5天的环太阳轨道上，因距离地球太远而无法派宇航员前去维修。所有人只能祈祷，希望另一个反作用轮千万别出问题。

然而，要发生的事情总会发生。在故障发生前几个月，第4号反作用轮便一直不太“正常”。“开普勒”会每周两次把它的健康状况发回飞行控制中心，“开普勒”团队发现，第4号反作用轮时不时地显现出不稳定的摩擦信号。

2 0 1 3年5月1 4日，“开普勒”突然进入了安全模式（一种保护状态），其太阳能电池板对准太阳，等待从地球发出的指令。所有人都立即怀疑是不是第4号反作用轮出了问题——这个反作用轮已停止转动，电机却拼命想让它转起来。这是一场致命的灾难。

天文学家不得不感叹“开普勒”的死亡。尽管美国航空航天局表示其任务可能并不会就此结束，但科学家都明白它再也无法像最初设计的那样运转了。看起来，该任务搜寻地球大小的行星的主要科学目标不得不就此告一段落。

不过，美国航空航天局在设计“开普勒”时已经考虑到了这一天。它的推进器已经开启，以维持自身的稳定性。“开普勒”由此进入一个稳定自转的状态，让它可以与地球保持通信。

如果是你自家用的望远镜出现了这种情况，并不是一个无法解决的问题，你只需要跟着目镜转动自己的头部即可。然而，随着“开普勒”的转动，它会在探测器上把星像拉成弧形，而不是点状。对测量亮度的微小变化来说，维持点状的星像是至关重要的。

双轮平衡

美国航空航天局在数周的时间里试图通过发送指令修复两个失灵的反作用轮。虽然它们最终开始了转动，但因受到的摩擦过大，使得整个探测器都在振动，无法获得有用的科学数据。最终，美国航空航天局在2 0 1 3年8月宣布修复方案失败，该任务的数据采集工作正式结束。但是，这并不意味着完全放弃“开普勒”。

工程师发现， 如果指向恰当，可以利用太阳光的力量作为“开普勒”的第三个反作用轮。和太阳吹出的高速带电粒子风完全不同，施加在船身上的阳光辐射的压强非常微小——相当于在桌面上落一只苍蝇的压强。虽然微小，但原则上这一持续的作用力可以让摇晃的“开普勒”重新保持平衡。

要利用阳光就必须让“开普勒”“躺”在黄道面上，所能观测的天体也受限于此。最节能的方式是让“开普勒”与阳光入射的方向保持垂直，在创造性地利用推进器来辅助的情况下，天文学家可以安排出一系列长达8 3天的观测区间。虽然不如最初的“开普勒”，但足以用来探测短周期系外行星凌星以及其他许多天体物理事件。

在此，你不得不为工程师拍手叫好。他们找出了调整这架望远镜指向的最佳方案，然后和天文学家一起对在这一方案下是否仍可以进行科学观测做出了评估。现在，工程师和天文学家每周都会召开会议，不断地修改对“开普勒”的科学期望值。在阳光的辅助下，“开普勒”几乎能够做到与之前相同的测光精度，但指向的是黄道面上的不同位置。

和之前仅盯着一片天区不同，现在“开普勒”也可被用来观测年轻而活跃的恒星、星系、恒星形成区以及其他天体。拥有获得如此高质量数据的能力自然引起了天文学界的兴趣，短短几个月内，天文学家针对只有2个反作用轮的“开普勒”提交了4 2项科学提案。

一切问题就都解决了？差不多，但是还缺少资金。随着“开普勒” 任务的结束，其运营预算也在2 0 1 4年1 0月1日归零。为了证明它仍然值得注资，“开普勒”团队在2 0 1 4年春向美国航空航天局的运转任务资深评估委员会提交了一份提案。命运掌握在他们手中。即便“开普勒”有口皆碑，但再次获得资金绝非理所当然，它要和其他8个已经完成了主要任务的项目一同竞争。

在停止自主观测之前，“开普勒”每年有1 8 0 0万美元的预算。最终，美国航空航天局批准其扩展任务的成本为每年1 0 0 0万美元，比管理团队要求的少了约1 0%。与此同时，对其第一阶段所采集数据的分析工作仍在进行，每年耗资约8 0 0万美元。

在确保了资金之后，“开普勒”团队解决了一大后顾之忧。2 0 1 4年9月，美国航空航天局对其所剩燃料进行了重新评估，发现足以用到2 0 1 7年，甚至更长。

由此，“开普勒”彻底浴火重生。它的新使命被称为K2任务。

人见人爱

如果一切顺利，K2将有望填补天体物理学中多个重大的空白。2 0 1 4年春，工程师进行了一次初步的工程试运行，在2 0 1 4年年底前完成了两组科学观测。K 2团队高兴地报告称，虽然其目标天区发生了很大变化，但“开普勒”探测光强微小变化的能力并没有大幅削弱。想象一下夜晚的上海金茂大厦，每间房间都亮着灯，有个人走到窗口前，把窗帘放下了几厘米。“开普勒”可以测量出由此导致的亮度变化。

虽然所观测天区的许多地方此前都被勘测过，但仍有许多目标值得一看。每一个易于观测的新天区都包含约1 0 0 0 0个天体。天文学家很少有机会利用这么精密的仪器来获取数据。但现在，每过半年左右的时间，天文学家就有机会提出自己的观测项目了。

天文学家将利用K2任务对星团中的系外行星进行一次普查。这些星团的年龄从仅2 0 0万岁到和银河系的年龄相当，由此可以补充我们对恒星系统演化的认识。对试图精确测量双星系统的质量、直径和其他特性的天文学家来说，在K2的每次观测中都会看到十几对新的食双星。

K2也有助于对超新星的研究。通过监视1 0 5平方度的天区（相当于北斗斗勺2倍大小的区域），在每次超过2个月的不间断的时间里，K2几乎肯定会捕捉到几个遥远星系中的超新星爆发。“开普勒” 每观测1 0 0 0个星系，就有希望发现一颗超新星。K2将观测超新星爆发前的星系、爆发中的超新星以及逐渐变暗的超新星。这完全是独一无二的，目前还没有其他任何仪器能提供这些重要的信息。

令人特别感兴趣的是Ia 型超新星，它们具有相同的最大亮度，使其可被作为标准烛光用来测量宇宙中的距离，告诉我们宇宙有多大。目前，天文学界对Ia 型超新星的成因仍有很大争议，K2的观测有望排除一些理论模型。

如果K 2任务能坚持到第9次观测，它的视场将指向银河系中心附近，这让研究黑洞和X 射线双星的天文学家欣喜不已。在第9次观测中，“开普勒”将对准巴德窗口。这是一片无尘的天区，为观测银河系的核球提供了一个较为开阔的视野。天文学家希望，可以通过此次观测来寻找银心方向上的恒星周围行星的微引力透镜效应。在这些微引力透镜效应中，行星的引力场会放大背景光源的亮度。K2的精度可以让天文学家更好地普查银河系中低温的小质量行星以及流浪行星。

当然，这一切都不意味着在对K 2 任务进行工程测试时拍摄的图像，圈出的是两个疏散星团M35（上）和NGC2 1 58（下）。天文学家乐意看到“开普勒”的反作用轮出现故障。继续监视原来的天区有助于我们找到更多类似太阳系行星的行星——它们的大小与地球相似，轨道周期也更长。无法实现这一愿望令许多天文学家深感遗憾。

但天文学家习惯了物尽其用。恶劣的天气、天文事件发生在不利于观测的时间、身处不利的地理位置等，他们一直承受着不可抗因素的影响。尽管有这个优良的传统，但当“开普勒”获得新生时，许多天文学家仍对此赞叹不已。

在发现了数以千计的行星候选体之后，“开普勒”已彻底改变了人类的宇宙视野。现在，作为一架把目光转向黄道的空间望远镜，如果一切顺利，它将有望在许多科学领域中带来新的惊喜。

开普勒发现的值得关注的太阳系外行星

2015 年1 月6 日，“开普勒”团队宣布新观测到8 颗系外行星，这使得其目前确定的系外行星数量达到1000 颗。令人兴奋的是，在这8 颗行星中，有3 颗位于恒星周围的宜居带上，并且其中的开普勒-438b 和开普勒-442b 是类地行星，也是迄今发现的最像地球的行星之一。“开普勒”任务的科学家汤姆斯？ 巴里说：“在类似太阳的恒星周围的宜居带上发现一颗行星，是探索真正的类地行星进程中一个重要的里程碑。”

开普勒-62 星系和太阳系

开普勒-6 2星系位于天琴座， 有5颗行星， 距离地球约1 2 0 0光年。开普勒-6 2星系的主恒星是一颗名为K2矮星的恒星，其体积是太阳的2/3，但亮度只有太阳的1/5。这颗恒星已有7 0亿年的历史，比太阳还要老一些。

与太阳系非常相似，开普勒-6 2星系有两颗位于宜居带的行星，即开普勒-6 2f 和开普勒- 6 2e。开普勒- 6 2f 的公转周期为2 6 7天，体积是地球的1. 4倍， 是当时已知的位于宜居带的最小的系外行星。开普勒-6 2e 的公转周期为1 2 2天，体积约为地球的1.6倍。

开普勒-6 2f 的体积已知，但其质量和成分我们还无从知晓。不过，对比之前发现的同样大小、表面凹凸不平的系外行星，科学家估测开普勒-6 2f的质量可能是地球的1.4 1倍或2.8 0倍。

开普勒-62星系还有另外三颗行星，分别为开普勒-62b、开普勒-6 2c 和开普勒-6 2d，都位于这两颗类地行星的内侧。其中的两颗大于地球，一颗与火星大小相当，公转周期分别为5天、1 2天和1 8天。因此，它们的表面温度非常高，不适宜生命居住。

第一颗地球大小的行星开普勒- 1 8 6f 是第一颗已被证实的与地球大小相当、在宜居带上绕其主恒星运转的行星。开普勒-186f的发现证实了其他恒星周围的宜居带上也存在与地球大小相当的行星，是类地行星探索中的一次重大进步。有人说，如果你生活在开普勒-1 8 6f上，傍晚将看到地平线附近有四颗行星和一颗橙色“太阳”，夜晚有绚丽的极光在空中舞动。美国航空航天局艾姆斯研究中心的托马斯· 巴克莱说：“我们观测到的所有行星中，开普勒-1 8 6f是最有可能孕育生命的星球。”开普勒-1 8 6f的体积不到地球的1.1倍，虽然其质量和成分仍然未知，但之前的研究表明，它的表面很可能是岩质的。在它之前，最像地球的行星是开普勒-6 2f。

开普勒-186f每130天绕其主恒星运转一周，获得的能量相当于地球获得能量的1/3，位于宜居带的外缘附近。正午时分，从开普勒- 1 8 6f 的表面看其主恒星的亮度，与太阳落山前1小时照在地球上的亮度相近。

开普勒- 1 8 6星系位于距离地球约5 0 0光年的天鹅座中，其主恒星的体积和质量约为太阳的1/2，是一颗昏暗的红矮星。这颗红矮星具有较强活跃性，可产生高频耀斑和较强的辐射风。该星系还有4颗内行星，在轨道上依次排开。

就像我们的地球

要想确定一颗行星是否由岩石、水和气体构成，科学家必须知道它的大小和质量。如果无法直接确定行星的质量，还可以根据大小推测其构成。

两颗新近确认的行星，开普勒-4 3 8b 和开普勒-4 4 2b，直径均不到地球的1.5倍。开普勒- 4 3 8b 距离地球4 7 5光年，体积比地球大1 2%，每3 5.2天

环绕其主恒星运转一周。开普勒-4 4 2b 距离地球1 1 0 0光年，体积比地球大3 3%，每1 1 2天绕其主恒星运转一周。

开普勒- 4 3 8 b 和开普勒-4 4 2b 所处的恒星系统位于天琴座，其主恒星的体积均比太阳小，温度也比太阳低，因此宜居带的范围更小。参与该项研究的美国航空航天局艾姆斯研究中心对外星球智能研究所参与“开普勒”任务的科学家多·卡德沃说：“有关这些体积较小的多石世界的每一项新发现都会增强我们的决心，用不了多久，我们就可以知道像地球这样温度适宜、表面多石的系外行星是什么样子。”

“开普勒空间望远镜收集数据已超过4年，足以使我们梳理出以地球年公转的地球大小的候选行星。”艾姆斯研究中心对外星球智能研究所参与“开普勒”任务的科学家弗戈·马拉里说，他牵头对新候选行星目录进行了分析。“我们距离找到围绕太阳大小的其他恒星运转的姊妹地球已经越来越近。”

此外，“开普勒”发现的值得我们关注的系外行星还有位于开普勒- 2 9 6星系宜居带上的两颗行星——开普勒-2 9 6e和开普勒- 2 9 6 f。它们都在2 0 1 4年2月2日被宣布发现。开普勒-2 9 6e 是颗超大地球，半径是地球半径的1 . 7 5倍，每3 4. 1天绕开普勒- 2 9 6运转一周。开普勒-2 9 6f 的半径是地球半径的1.7 9倍，环绕开普勒-2 9 6一周需6 3.3天。

目前，科学家正在根据最新的各项发现估计岩质行星出现在像太阳这样的恒星宜居带上的概率。这是向实现“了解我们在宇宙中的位置”这一目标迈出的重要一步。

科学家也在为发布“开普勒”下一个4年数据集的目录做准备。他们将使用先进的软件对最后一个月收集的数据进行分析，这种软件对地球大小的小行星发出的微弱信号比过去使用的软件更为敏感。

美国航空航天局华盛顿总部科学任务理事会首席助理约翰·格兰菲德说：“‘开普勒’无疑是科学史上的巨星，在宜居带内发现这些岩质行星使我们向探索类地行星的目标更近了一步。现在，最终搞清银河系只有地球这样一个稀罕的行星还是存在大量类地行星只是一个时间问题。”