由康奈尔大学领导的国际天文学家团队完成了详细的测绘，确定了 45 颗具有支持生命存在理论条件的岩石系外行星。科学家分析了一个数据库，其中包含已在太阳系外发现的约 6000 个世界。该研究建立了未来天文观测的优先事项目录。重点是位于各自恒星宜居带内的天体。
宜居带代表温度允许液态水存在于行星表面的轨道区域。该研究使用了盖亚太空望远镜捕获的信息，并将这些数字与美国宇航局官方文件进行交叉引用。筛选结果经过同行评审，并发表在科学杂志《皇家天文学会月刊》上。最终列表排除了气态巨行星，并优先考虑与地球成分相似的行星。
天文数据选择和分析标准
过滤过程需要对太空发现的全球目录应用严格的参数。协调这项调查的研究人员丽莎·卡尔滕内格 (Lisa Kaltenegger) 将这项工作定义为现代科学的导航图。研究小组评估了每颗行星接收到的恒星辐射，以确定其表面的热生存能力。极端温度消除了液态水的可能性。水是一种通用溶剂，也是已知生物学的主要要求。
天文学家整合了来自不同观测仪器的信息，以确保最终列表的准确性。康奈尔大学采用的方法跨越了复杂的天体物理变量。该小组制定了验证协议，其中包括以下分析支柱：
- 来自欧洲航天局运营的盖亚望远镜的天体测量记录。
- 由 NASA 服务器维护的系外行星公共目录。
- 表面温度测量和岩石成分估计。
- 评估轨道稳定性和主星行为。
- 未来从大气中捕获光谱数据的潜力。
对岩石世界的偏好是基于我们太阳系的结构。具有固体表面的行星为复杂的化学反应提供了必要的基质。气态巨行星具有极高的大气压力并且缺乏明确的土地。然而，该研究承认，外星生物可能在不同的规则下运作。丽莎·卡尔滕内格指出，生命的适应能力可能超出目前地球科学的预期。
优先恒星系统和相对距离
最终目录重点介绍了当代天文学中最重要发现之一的目标。就距离而言，系外行星比邻星 b 位居榜首。该天体围绕距离我们太阳系最近的恒星运行，距离我们仅 4.2 光年。这个宇宙邻居使这颗行星成为未来星际探测器最容易接近的候选者。其他世界需要尚不存在的推进技术来进行实际访问。
TRAPPIST-1 系统将最多数量的有希望的目标集中在单个空间区域。这颗红矮星距离地球 40 光年，其轨道上有七颗岩石行星。其中四个世界位于宜居带：TRAPPIST-1d、TRAPPIST-1e、TRAPPIST-1f 和 TRAPPIST-1g。同一系统中的多种选项优化了望远镜观测时间。天文学家可以通过将仪器指向单个坐标来研究行星演化的不同阶段。
该列表还包括具有特殊物理特征的更遥远的行星。系外行星 LHS 1140b 绕着一颗 48 光年外的恒星运行，因其密度和稳定的轨道而引起人们的关注。 Kepler-186f 距离我们约 500 光年，是一个历史性的里程碑，因为它是在宜居带发现的第一个地球大小的世界。 TOI-715b 距离我们 137 光年，在被行星凌日卫星探测到后，作为最近添加的成员出现在目录中。
大气观测和新望远镜的作用
45名候选人的确定解决了国际天文学界的后勤问题。使用尖端设备的时间成本高达数百万美元，并且需要提前数年安排。詹姆斯·韦伯太空望远镜具有分析穿过这些系外行星大气层的光的技术能力。康奈尔大学的列表准确指出了设备应将其镜子指向的位置。中心目标是寻找生物特征。
生物特征包括地球上连续生物过程产生的气体。同时检测外星大气中的氧气和甲烷将提供有机活动的有力指示。这些气体相互反应，如果没有持续的补充源，就会很快消失。臭氧和一氧化二氮的存在也在寻求的化学标记物列表中。光谱学可以分解星光并识别地球空气中存在的每种化学元素的独特特征。
研究人员警告说，检测到气体并不能保证生物的存在。地质和火山过程可以在没有任何生物干预的情况下产生类似的化合物。该分析需要建立复杂的气候模型以排除误报。欧洲航天局和美国宇航局正在致力于开发专门为此任务设计的下一代望远镜。目前的地图是规划这些未来太空任务的基础文件。
与流行文化和另类生活方式的理论联系
系外行星编目方面的进步使严谨的科学更接近科幻小说探索的概念。研究员丽莎·卡尔滕内格 (Lisa Kaltenegger) 将这项研究与最近的电影作品进行了比较。电影《万福玛丽》展示了针对特定恒星系统的紧急任务。作品中提到了鲸鱼座 T 星和波江座 40 等真实恒星。尽管这些系统没有出现在前 45 个候选系统的名单中，但这一提及表明了天体物理学如何影响大众对宇宙生命的想象。
科学探索并不局限于碳基陆地生物模式。天体生物学家考虑新陈代谢完全不同的生物体的生存能力。科学文献讨论了由硅构成生命形式或使用氨作为溶剂而不是水的可能性。这些替代生物化学扩展了宜居区的概念。对于传统生物学来说太冷或太热的行星可能蕴藏着奇异的生态系统。
在气候模型中纳入更广泛的容忍度使得评估极端情景成为可能。 45 颗选定的系外行星中，有一些呈现同步旋转，一侧永远面向恒星，另一侧则处于永恒的黑暗中。这些星球上的生命可以在终结者地带（永恒的白天和黑夜之间的过渡地带）繁衍生息。这些行星上的大气层需要有效地分配热量，以防止全球结冰或海洋完全蒸发。
对未来航天局任务的影响
行星目录的完善设定了未来几十年的太空探索议程。政府机构利用这些数据来证明为新的地面和太空观测站提供资金的合理性。 6,000 份调查结果中 45 名优秀候选人的比例提供了重要的统计依据。天文学家可以推断这些数字来估计银河系中宜居世界的总数。银河系是数十亿颗恒星的家园，拥有自己的行星系统。
向邻近系统发送机器人探测器仍然是航空航天工程的长期目标。理论项目建议使用地面激光驱动的太阳帆在大约 20 年内到达比邻星。 TRAPPIST-1 系统中行星的集中度使该地区成为多重探索任务最具吸引力的目的地。单个探测器可以依次飞越行星 TRAPPIST-1d、TRAPPIST-1e、TRAPPIST-1f 和 TRAPPIST-1g。
英国皇家天文学会月刊上公布的名单将不断更新。新望远镜的发射和改进的探测技术将为目录中添加新的世界。如果未来的观察显示有毒大气或缺水，目前的一些候选者可能会失去优先地位。康奈尔大学的工作旨在为 21 世纪寻找外星生命制定第一个实用路线图。