题图：TOI 700系统中的三颗行星环绕着一颗小而冷的M型矮恒星。TOI 700 d是TESS发现的首个处于宜居带有着地球大小的恒星。图片来源：NASA戈达德太空飞行中心。

NASA的凌日系外行星探测器（TESS）在恒星宜居带发现了第一颗地球大小的行星，它距离恒星的距离刚好使它具有表面存在液态水的条件。科学家们使用NASA的斯皮策太空望远镜确定了这个发现，并命其名为TOI 700 d，同时科学家们模仿这颗行星的潜在的环境以帮助接下来的发现。

迄今为止，TOI 700 d是恒星宜居带中发现的为数不多的地球大小的行星之一。其他的发现则包括TRAPPIST—1恒星系统的数个行星和开普勒太空望远镜发现的其他行星。

“TESS是专门为了寻找围绕附近的恒星运行的类地行星而设计并发射的。”NASA华盛顿总部天体物理学部门主任保罗·赫兹（Paul Hertz）说，“围绕邻近恒星的行星最容易用太空中和地面上的大型望远镜追踪。TOI 700 d的存在是TESS一项关键的科学发现。同时，通过斯皮策太空望远镜对该行星的大小和宜居带状态的确认，也是斯皮策1月份结束运行前的又一胜利。”

NASA的凌日系外行星巡天卫星（TESS）在其恒星的宜居带第一次发现了地球大小的行星。宜居带是指在适宜的距离范围内，适宜液态水存在的星球。科学家们利用NASA的斯皮策太空望远镜确认了这一名为TOI 700 d的行星发现，并模拟了这颗行星的潜在环境，以帮助未来的观测。

图解：特别鸣谢：美股宇航局戈达德太空飞行中心

TESS监测着大片的天空，每次为期27天，这些被检测的区域称为扇区。从我们的角度来看，这种长时间的检测使得卫星能够跟踪，由一颗绕轨道运行的行星在其恒星前方通过，从而引起的恒星亮度变化，这一事件被称之为凌日。

TOI700（注：行星TOI 700 d所环绕的恒星）是一个又小又冷的M型矮恒星，位于南方星座箭鱼座，距离我们只有100多光年。它大约只有太阳质量和大小的40%，表面温度也只有太阳表面温度的一半左右。这颗恒星于任务第一年在TESS13个观察区块的第11个被探测到，科学家们还捕捉到了它的3颗行星的穿梭。

这颗恒星最初在TESS数据库中被误认为为与太阳更近似的恒星，这意味着这些行星看起来比实际更大、更热。几名研究人员，包括和TESS团队成员一起工作的高中生奥尔顿·斯宾塞(Alton Spencer)，发现了这个错误。

“当我们改正了这颗恒星的参数以后，它的行星的尺寸减小了，这使我们意识到最外层的行星与地球差不多大，”芝加哥大学研究生艾米丽·吉尔伯特（Emily Gilbert）说：“值得一提的是，在11个月的数据中，我们没有看到来自这颗恒星的耀斑，这使得TOI 700 d的可居住机会增加，并且更容易建立其大气和地表情况的模型。

吉尔伯特和其他研究人员在火奴鲁鲁召开的第235届美国天文学会上发表了他们的发现，并且有3篇论文提交给了科学期刊，吉尔伯特为其中一篇的主要作者。

（TOI 700星系中）最靠内的行星被称为TOI 700 b，它几乎和地球一样大，它可能由岩石构成，公转周期为10天。靠中间的这颗行星是TOI 700 c，它比地球大2.6倍，大小介于地球和海王星之间，公转周期为16天，很可能是以气体为主的星球。TOI 700 d，是该星系中已知的最外层的行星，也是唯一一颗位于宜居带的行星，体积比地球大20%，公转周期为37天，它从其恒星接收到的能量是太阳提供给地球的86%。所有的这些行星都被认为是潮汐锁定在它们的恒星周围，也就是说，它们每公转一周也正好自转了一周，所以其中一面会一直沐浴在日光下。

一个由美国马萨诸塞剑桥市哈佛-史密松天体物理中心（Center for Astrophysics | Harvard & Smithsonian）天文学家约瑟夫·罗德里格斯（Joseph Rodriguez）领导的科学小组请求用斯皮策太空望远镜进行后续观测，以确认TOI 700 d。

“这是TESS 发现的第一颗与地球一样大小的宜居带行星，考虑到这一发现的重要性，我们真的希望我们可以尽可能具体地了解这个系统，”罗德里格斯说：“斯皮策太空望远镜在我们预期的时间观测到了TOI 700 d凌星。它为这个任务添上了浓墨重彩的一笔，它帮助证实了两颗TRAPPIST-1行星，并且确定了另外五颗。”

斯皮策太空望远镜的数据使科学家们信心倍增，他们相信TOI 700 d是一颗真正的行星，并且将其轨道周期的测量精度提高了56%，大小提高了38%。它还帮忙排除了可能导致凌星信号的其它天体物理学原因，比如在星系中存在着一颗更小，更暗的伴星。

罗德里格斯和他的同事们也通过使用全球拉斯昆布瑞（Las Cumbres） 天文台网络的1米地面望远镜网络进行了补充观测，将科学家们对于TOI700c 的轨道周期和体积大小（估测）的可信度分别提高了30%和36%。

由于TOI 700 很亮，离我们不远，且没有耀斑的迹象，所以目前该星系是地面天文台精确测量质量的首选。这些测量结果可以证实科学家对该星系的推测，即内侧行星和外侧行星都是由岩石构成的，而中间的行星则是以气体为主。

未来的任务可能是确定这些行星是否有大气层，如果有，甚至可以确定它们的组成成分。

虽然TOI 700 d的具体构成仍是未知的，但科学家可以利用现有的信息，例如它的大小以及它所围绕的恒星类型来构建计算机模型来预测其构成。为此，马里兰州绿地的NASA戈达德太空飞行中心（Goddard Space Flight Center）研究员模拟了20种TOI 700 d可能有的环境，以其测试是否能产生宜居的地表温度以及气压。

这个3D气候模型试验了科学家们所说的“潜在的宜居星球”所需的众多典型地表类型以及大气状况。由于TOI 7OO d被潮汐锁定于其所围绕的恒星，它的云系以及风型都可能与地球截然不同。

一个模型中的TOI 700 d整体被海水覆盖，并且拥有高密度的大气（主要成分为二氧化碳），情况与火星形成初期类似。模型中的行星大气层在面向恒星的一侧有着厚厚的云体。而另一个模型则将TOI 700 d描绘成一个无云的、全陆地版的现代地球，风从行星的夜半球吹来，并汇聚在直接面向恒星的点上。

当星光穿过行星的大气层时，它与二氧化碳以及氮气等分子相互作用，产生出不同的信号，这些信号就叫做光谱线。戈达德中心的一位来自高校空间研究协会（Universities Space Research Association）的访问研究助理加布里埃·恩格曼-苏伊萨（ Gabrielle Engelmann-Suissa）带领的建模团队为20个模拟版本的TOI 700 d生成了模拟光谱。

“如果有朝一日，我们能够获得TOI 700 d的真正光谱，就可以将它们与最接近的模拟光谱拟合，进行回溯，然后将其与模型匹配。”恩格曼-苏伊萨说：“这是件令人振奋的事情，因为无论我们在这颗行星上发现了什么，这些发现都将会与地球上的事物完全不同。”

TESS是美国宇航局（NASA）的一项天体物理学探究任务，由麻省理工学院（MIT）领导及运营、美国宇航局（NASA）的戈达德太空飞行中心（Goddard Space Flight Center）管理。其他合作伙伴包括位于弗吉尼亚州福尔斯彻奇的诺斯罗普·格鲁曼公司、位于加州硅谷的美国宇航局的埃姆斯研究中心、马萨诸塞州剑桥的哈佛-史密森天体物理中心、麻省理工学院的林肯实验室，还有巴尔的摩的太空望远镜科学研究所。全世界有十多所大学研究机构和天文台参与了这项任务。

喷气推进实验室位于加利福尼亚州帕萨迪那，为美国宇航局科学任务理事会管理斯皮策（Spitzer）太空望远镜任务。科学研究工作是在位于帕萨迪纳的加州理工学院斯皮策科学中心进行的。太空行动基地位于科罗拉多州利特尔顿的洛克希德·马丁太空公司。数据保存在加州理工学院IPAC的红外科学档案馆。

建模工作由戈达德的Sellers 系外行星环境合作组织承担，汇集多位专家开展多学科合作，建立全面而复杂的计算机模型以更好的分析当前和未来系外行星观测数据。

参考资料

1.Wikipedia百科全书

2.天文学名词

3.nasa-苟利国，高令达，糖糖゜，A八哥 七七 一心

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1.WJ百科全书

2.天文学名词