Jelenleg csaknem 500 exobolygót ismerünk. Ezek döntő többsége azonban a Jupiternél is nagyobb tömegű, csillagához igen közel keringő, forró égitest, melynek felszínén az általunk ismert élet jelenléte gyakorlatilag kizárható. Az exobolygó-kutatás „szent grálját” továbbra is a Föld típusú bolygók jelentik. A vizsgálatok legfőbb célja, hogy egy olyan bolygóra bukkanjunk, melynek tömege, légkörének összetétele és (egy Naphoz hasonló) csillagtól való távolsága hasonló a Földéhez.

A ma a csillagászok rendelkezésére álló földi és űrtávcsövek teljesítménye minderre még nem elegendő, noha a Föld tömegénél néhányszor nagyobb tömegű exobolygót már sikerült azonosítani. A bolygók kimutatásának ma két alapesetét különböztetjük meg. Az egyik, ha a Földről nézve áthalad csillaga előtt, s ezzel lecsökkenti a csillag fényességét. Ebben az esetben a precíz fényességmérés teszi lehetővé a bolygó felfedezését. A másik módszer a bolygó gravitációjának csillagra gyakorolt hatásából ered. Ilyenkor a csillag nagyon kis mértékben ugyan, de elmozdul a bolygó és a csillag közös tömegközéppontja körül. Ezt az elmozdulást spektroszkópiai úton, vagy a csillag pozíciójának apró változásával mutathatják ki. A csillag nagyobb (vagyis már észlelhető) elmozdulásához a bolygó nagyobb gravitációs hatására, azaz nagy tömegű, a csillagához közel keringő bolygóra van szükség. Ezért nehéz ma még a Föld-tömegű exobolygók kimutatása. A Föld ugyanis az eddig felfedezett exobolygók többségénél jóval távolabb kering csillaga (a Nap) körül, tömege pedig sokszor többszázszor alulmúlja a felfedezett égitestek tömegét.

A bolygó légkörének elemzése ma igen nehézkes, hiszen (néhány kivételes esettől eltekintve) nem látjuk közvetlenül a bolygót. Ha ugyanis közvetlenül megfigyelhetnénk, s nem csak a hatása alapján tudnánk, hogy létezik, akkor a bolygóról érkező fény színképének vizsgálatából következtethetnénk légkörének összetételére. Ám a mai távcsövek számára túl halványak, s kevés fényüket is elnyomja csillaguk sugárzása. Így csak akkor van esély a légkör vizsgálatára, ha a bolygó a Földről nézve elhalad csillaga előtt. Mivel ekkor a csillag fénye átszűrődik a bolygó légkörén, a légkör megváltoztatja a színképet. A színkép változásának elemzésével így tulajdonképpen a bolygó légkörét elemezzük.

Persze a legérdekesebb kérdések ezek: van-e óceán a bolygón, van-e vízgőz a légkörben, oxigénben gazdag-e a légkör, kimutatható-e a spektrumban a klorofill? Vagyis, hogy az általunk ismert élet létezhetne-e az égitest felszínén. A legnagyobb felfedezés ezért a növények fotoszintéziséhez nélkülözhetetlennek gondolt klorofill kimutatása lenne, ez azonban olyan technológiai ugrást igényelne a csillagászatban, amire belátható időn belül valószínűleg nem kerül sor.

Lisa Kaltenegger (Harvard Egyetem) és kutatócsoportja javában készülnek a hat és fél méter tükörátmérőjű James Webb Űrteleszkóp (JWST) 2015-ben várható felbocsátására. Az űrtávcső nagyságrendekkel több információval látja majd el a csillagászokat, mint a Hubble, ami szintén forradalmasította a kutatásokat. A szakemberek úgy vélik, hogy már az évtized végén „JWST előtti” és „JWST utáni” szakaszra bonthatjuk az exobolygók kutatásának történetét. Az űrtávcső segítségével ugyanis már lehetségessé válhat a közvetlen képalkotás, azaz nagyon sok bolygót már közvetlenül le lehetne fotózni. Ha a bolygók fényét a JWST el tudja majd különíteni a csillagától, akkor légkörének spektrumát közvetlen módszerrel lehet majd elemezni.

A kutatócsoport jelenleg arra keres választ, hogy a JWST majdani képeiből és méréseiből mi minden tudható meg egy exobolygóról, hogy találhatunk-e olyat közöttük, amely a legtöbb mutatóban, így légkörének összetételében, hasonlít a Fölre. Számításaik és számítógépes szimulációik szerint az új űrtávcső minderre alkalmas lehet. Nemcsak az oxigént lesz képes kimutatni, de annak arányára is következtetni lehet majd. Kaltenegger úgy véli, hogy még a bolygó geológiai aktivitása is észlelhető lesz. A csillagász leszögezi, nem arról van szó, hogy vulkánokat fotóznának a bolygón, ám a vulkánok által a légkörbe juttatott kéndioxid és más gázok már észrevehető eltérést okozhatnak a spektrumban. Ugyanakkor a számítások azt mutatják, hogy még a valaha a Földön feljegyzett legnagyobb kitörésnél, amit a Tambora vulkán 1815-ben produkált, tízszer nagyobb kitörés is az érzékelhetőség alsó határát súrolná.

A Földön ugyan szokatlanok az ilyen erős kitörések, ám a Naprendszerben nem példa nélküliek. A kutatások arra utalnak, hogy a JWST olyan vulkánokat már képes lenne kimutatni, mint amelyek egykor a Marson is léteztek.

Az űrtávcső startjára már csak néhány évet kell várni. Az évtized végére pedig talán már oxigénes légkörrel s a felszínen aktív vulkanizmussal rendelkező, Föld típusú bolygókat is találhatunk.

Fantáziarajz a csillaga előtt elhaladó Föld-szerű bolygóról