美國國家航空航天局——美國國家航空航天局的凌日系外行星探測衛星(TESS)在其恆星的可居住區發現了它的第一顆地球大小的行星，在這個距離範圍內，條件可能正好允許液態水存在於表面。
科學家們使用美國宇航局的斯皮策太空望遠鏡證實了這一名為TOI 700 d的發現，並對這顆行星的潛在環境進行了建模，以幫助為未來的觀測提供信息。
TOI 700 d是迄今為止在恆星可居住區發現的少數幾顆地球大小的行星之一。其他包括特拉普斯特-1系統中的幾顆行星和美國宇航局開普勒太空望遠鏡發現的其他世界。
華盛頓美國宇航局總部天體物理部主任保羅·赫茲說:「苔絲是專門為尋找圍繞附近恆星運行的地球大小的行星而設計和發射的。」。
「附近恆星周圍的行星最容易用太空和地球上的大型望遠鏡追蹤。發現TOI 700 d是苔絲的一個關鍵科學發現。隨著今年1月斯皮策的科學行動接近尾聲，與斯皮策一起確認這顆行星的大小和可居住區的地位是斯皮策的又一次勝利。」
苔絲一次監視大片天空，稱為扇區，持續27天。從我們的角度來看，這種長時間的凝視可以讓衛星追蹤一顆繞軌道運行的行星在它的恆星前方穿越所引起的恆星亮度變化，這一事件被稱為「傳輸」。
TOI 700是一顆小而涼爽的米矮星，位於多拉多星座南部，距離我們僅100多光年。它大約是太陽質量和大小的40%，表面溫度的大約一半。這顆恆星出現在TESS在任務第一年觀測到的13個扇區中的11個，科學家們捕捉到了它的三顆行星的多次凌日。
TOI 700 d是迄今為止在恆星可居住區發現的少數幾顆地球大小的行星之一。其他包括特拉普斯特-1系統中的幾顆行星和美國宇航局開普勒太空望遠鏡發現的其他世界。(美國宇航局圖像)
這顆恆星最初在TESS資料庫中被誤分類為更類似於我們的太陽，這意味著行星看起來比實際更大更熱。幾位研究人員，包括和苔絲團隊成員一起工作的高中生奧爾頓·斯潘塞，發現了這個錯誤。
芝加哥大學的研究生艾米麗·吉爾伯特說:「當我們修正這顆恆星的參數時，它的行星的大小下降了，我們意識到最外層的行星大約是地球的大小，在可居住區。」。「此外，在11個月的數據中，我們沒有看到來自這顆恆星的耀斑，這增加了TOI 700 d適合居住的可能性，也使得模擬它的大氣和地表條件變得更加容易。」
吉爾伯特和其他研究人員在檀香山舉行的美國天文學會第235次會議上介紹了這些發現，三篇論文——其中一篇由吉爾伯特領導——已經提交給科學期刊。
最裡面的行星叫做TOI 700 b，幾乎和地球一樣大，可能是岩石，每10天完成一次軌道運行。
科學家們使用美國宇航局的斯皮策太空望遠鏡證實了這一名為TOI 700 d的發現，並對這顆行星的潛在環境進行了建模，以幫助為未來的觀測提供信息。(美國宇航局圖像)
中間的行星，TOI 700攝氏度，比地球大2.6倍——介於地球和海王星之間——每16天運行一次，很可能是一個以氣體為主的世界。TOI 700 d是該系統中已知的最外層行星，也是唯一一顆在可居住區的行星，它比地球大20%，每37天繞軌道運行一次，接收太陽提供給地球的86%的能量。
所有的行星都被認為是潮汐鎖定在它們的恆星上，這意味著它們每個軌道旋轉一次，這樣一邊就可以一直沐浴在日光中。
麻薩諸塞州劍橋市哈佛史密森尼天文物理中心的天文學家約瑟夫·羅德里格斯領導的一個科學家小組要求斯皮策進行後續觀察，以確認TOI 700 d
羅德里格斯說:「鑒於這一發現的影響——這是苔絲第一顆地球大小的可居住區行星——我們真的希望我們對這個系統的理解儘可能具體。」。「斯皮策看到TOI 700 d的過境正是我們預期的。這是對一項幫助確認兩顆TRAPPIST-1行星並確認另外五顆行星的任務遺產的巨大補充。」
斯皮策的數據增強了科學家們對TOI 700 d是一顆真實行星的信心，並將他們對其軌道周期的測量提高了56%，對其大小的測量提高了38%。它還排除了傳輸信號的其他可能的天體物理原因，例如系統中存在一顆更小、更暗的伴星。
羅德里格斯和他的同事們還利用全球拉斯坎布雷斯天文台網絡中1米地面望遠鏡的後續觀測，將科學家對TOI 700°c軌道周期和大小的信心分別提高了30%和36%。
因為TOI 700是明亮的，在附近，並且沒有顯示出恆星耀斑的跡象，所以該系統是當前地面觀測站精確質量測量的首選。這些測量可以證實科學家的估計，即內行星和外行星是岩石，而中間行星是由氣體構成的。
未來的任務可能能夠確定行星是否有大氣層，如果有，甚至能夠確定它們的組成。
雖然TOI 700 d的確切情況尚不清楚，但科學家們可以利用當前的信息，如這顆行星的大小和它所環繞的恆星類型，來生成計算機模型並做出預測。馬里蘭州格林貝爾特的美國宇航局戈達德太空飛行中心的研究人員模擬了TOI 700 d的20個潛在環境，以測量任何版本是否會導致適合居住的表面溫度和壓力。
他們的3D氣候模型研究了各種表面類型和大氣成分，這些通常與科學家認為的潛在可居住的世界有關。因為TOI 700 d被潮汐鎖定在它的恆星上，這個星球的雲的形成和風的模式可能與地球的截然不同。
一個模擬包括一個海洋覆蓋的TOI 700 d，其大氣密度大，二氧化碳含量高，類似於科學家懷疑火星年輕時的樣子。模型大氣在面向恆星的一側包含一層厚厚的雲層。另一個模型將TOI 700 d描繪成一個無雲、全陸地的現代地球，風從行星的夜晚一側吹走，匯聚在直接面對恆星的點上。
當星光穿過行星大氣層時，它與二氧化碳和氮氣等分子相互作用，產生不同的信號，稱為光譜線。由戈達德大學空間研究協會訪問研究助理加布里埃爾·恩格爾曼-瑞薩領導的建模團隊為TOI 700 d的20個模型版本製作了模擬光譜
「有一天，當我們有來自TOI 700 d的真實光譜時，我們可以回溯，將它們與最接近的模擬光譜匹配，然後將其與模型匹配，」恩格爾曼-瑞薩說。「這很令人興奮，因為無論我們發現了什麼，它都將與我們在地球上看到的完全不同。」
TESS是美國宇航局天體物理探測器任務，由麻省理工學院在麻薩諸塞州劍橋領導和運營，由美國宇航局戈達德太空飛行中心管理。其他合作夥伴包括位於維吉尼亞州福爾斯教堂的諾斯羅普·格魯曼公司；美國宇航局位於加州矽谷的艾姆斯研究中心；麻薩諸塞州劍橋的哈佛-史密森尼天體物理中心；麻省理工學院林肯實驗室；巴爾的摩太空望遠鏡科學研究所。全世界十幾所大學、研究所和天文台都參與了這項任務。
加利福尼亞州帕薩迪納的噴氣推進實驗室為美國宇航局華盛頓科學任務局管理斯皮策太空望遠鏡任務。科學操作在帕薩迪納加州理工學院的斯皮策科學中心進行。太空行動總部設在科羅拉多州利特爾頓的洛克希德·馬丁太空公司。數據保存在加州理工大學IPAC分校的紅外科學檔案館。加州理工學院為美國宇航局管理JPL。
建模工作是由戈達德的塞勒斯太陽系外行星環境合作組織資助的，這是一個多學科的合作組織，它將專家聚集在一起，建立全面和複雜的計算機模型，以更好地分析當前和未來的太陽系外行星觀測。