虽然有自我意识的人类长期以来一直在思考地球是否是唯一类似的地方，但我们——以及我们的技术——终于足够先进，可以回答这个问题了。有了这种能力，天文学的当务之急就是寻找宜居的（以及潜在有人居住的）类地行星。为了从远处发现生命，科学家们会仔细观察行星的大气层，寻找其表面存在呼吸和代谢的证据。但行星很小（从宇宙学的角度来说）而且遥远，它们的恒星的光芒会掩盖它们。由于后者的问题，天体生物学家目前倾向于专注于围绕小型、昏暗的红矮星运行的行星。它们微弱的光芒仍然几乎使我们看不清它们的行星大气层，但其可见度比围绕像太阳一样的恒星要好。但重要的不仅仅是恒星——还有其他行星。天文学家通常一直在寻找像我们这样已知唯一有生命的太阳系。也就是说，整洁的太阳系，行星在平坦的圆盘中拥有规则的轨道。
在哪里寻找
因此，寻找另一个地球的合乎逻辑的第一步是找到一个拥有有序行星系统的红矮星。根据华盛顿大学的 Sarah Ballard 和哈佛大学的 John Johnson 的研究，红矮星基本上有两种行星形成选项（Ballard 称之为行星形成的“自选冒险”方法）。它们可以做得很好，拥有多个行星（平均七个）像靶心一样排列的轨道。百分之四十七最终会是这样。像开普勒这样的望远镜可以看到它们中的每一个从其恒星前面经过，或者凌日。或者它们可能是不合群且混乱的，只有一个行星或多个行星在散射的轨道上运行。百分之五十三属于这种情况。在这种情况下，因为行星是孤立的，或者多个行星以不同的角度运行，从我们望远镜的角度来看，只有一个行星从恒星前面经过。如果我们正在寻找宜居的世界，我们应该首先关注靶心式的行星。但是，在不真正用望远镜对其进行数月或数年观察的情况下，我们如何知道会是哪种类型呢？
艺术家概念图，描绘了一颗年轻的红矮星被三颗行星围绕。图片来源：NASA/JPL-Caltech
更聪明地搜索，而不是更费力地搜索
如果天文学家能够弄清楚哪些条件会导致有组织的太阳系，他们就可以优先将望远镜对准那些他们知道将拥有干净邻居的矮星。Ballard 和 Johnson 有一些想法。
在含有大量重元素（例如铁和碳）的系统中，会形成多个巨行星，如木星。这些巨大的气体球相互推拉，可能会产生分散的轨道。但含有更多轻元素（氢、氦）的系统形成的重型行星较少，这导致了稳定、和平的系统：像我们这样的邻里。
当两颗恒星相互绕转时，它们类似的拉锯战也可能导致轨道分散。因此，最好专注于单星系统。
数十亿年的过程可能会逐渐使行星失调。所以年轻的恒星可能比年老的恒星更有希望。但这实际上并没有给生命在灾难将其摧毁之前出现和进化足够的时间。
当矮星周围的行星拥有“偏心”轨道——一个比圆形更拉长的轨道——引力效应会使其表面变得贫瘠。因此，即使行星似乎位于宜居带内，它可能也不是一个适宜居住的地方。但拥有更多行星的太阳系，如我们这里，往往会排列成整齐的圆形轨道，并产生适宜居住的地方。
一个警告
这是一个有用的列表，尽管它有一个很大的警告：我们自己的地球视角。想象一个系统，其中几颗行星在靠近彼此和它们恒星的对齐轨道上运行——但一两颗遥远的行星以奇怪的角度飞驰（就像冥王星，它不是一颗行星，但你知道是什么意思）。如果整齐的内行星凌日，外行星将失调，我们永远不会知道它们的存在。但如果我们能看到外行星凌日，那么内行星很可能就不会对我们整齐排列。所以我们可能会看到同一类系统的两个不同视图，并错误地认为我们看到了两个不同的品种。尽管如此，假设这两个品种确实存在，一个太阳系的最终宜居性似乎从恒星的开始就已确定。你也可以称之为红矮星行星形成的“你无法与命运抗争；你的生命是注定的”理论。
一个多行星系统的预期凌日信号。信用：NASA
生命迹象
在天文学家识别出一些有希望的红矮星系统后，找出它们是否确实有生命并非易事。天体生物学家寻找微小的信号，称为“生物标志物”，它们是行星大气层中的气体，可能暴露微生物、植物、动物或宇宙中诞生的任何其他生命分支的存在。生物标志物就像脚印——当你看到泥土中的脚印时，你就知道有人走过那里，即使你从未见过他们。氧气、臭氧、甲烷、氨和一氧化二氮等气体——以及其他似乎存在异常比例的气体——可能就是这些脚印。但是非生物过程，包括化学和地质过程，也可以产生这些气体。天文学家 Sara Seager 在2014年的一份报告中表示，我们必须采取统计方法来处理这种混淆。“虽然我们可能无法确定地指向一颗行星说‘这颗行星有生命迹象’，”她写道，“但只要有足够多的带有生物标志物气体的岩石世界，我们就会有信心相信，生命不仅存在于太阳系附近，而且在我们的银河系中也很普遍。”为了看到一颗行星的大气层，望远镜会观察其恒星的光穿过大气层，照亮其内容。“在数十光年范围内，任何类地系外行星的亮度都与哈勃太空望远镜观测到的最暗淡的星系一样暗，”Seager 继续说道，而生物标志物本身只占光线的一小部分。
如何看到它们
但有一个问题。虽然开普勒太空望远镜已经发现了大量行星，但它们都太远了，以至于我们无法用现有技术分析它们的大气层。凌日系外行星巡天卫星（TESS），美国宇航局计划于2017年发射（但我不会屏住呼吸，不仅仅是因为你会破坏我们的生物标志物），应该会发现围绕红矮星的超级地球（质量是我们行星的2-5倍）。它将观测比开普勒多400倍的天空，扫描五十万颗恒星。然后，美国宇航局的詹姆斯·韦伯太空望远镜，计划于2018年发射，可以放大观测，看看其中一些是否拥有有希望的大气层。Seager 的论文估计，TESS 的候选者中有几十个将适合詹姆斯·韦伯。一些计划中的地面光学望远镜——如巨型麦哲伦望远镜、三十米望远镜和极其巨大的望远镜——可能会看到类地大小的大气层。但前提是它们足够幸运。更远的未来（在2025-2035年的模糊区域），先进技术大型孔径太空望远镜（ATLAST，明白了吗？）将发射，其镜面比詹姆斯·韦伯的镜面宽5-10倍，灵敏度是哈勃的2000倍。但无论我们建造什么望远镜，何时建造，科学家们都没有无限的时间去观测夜空。而且，对于如此微小的光点来说，行星扫描的质量与数量同样重要。所以，要找到另一个美好的地方，无论是微小而沉默的生物还是庞大而喧闹的生物居住，我们都必须既努力又聪明地寻找。而这可能始于寻找红矮星周围整洁的行星。
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