尋找第二個地球？韋布望遠鏡瞄準TRAPPIST-1 e

周一 · 知古通今|周二 · 牧夫專欄

周三 · 風月同天|周四 · 觀測指南

周五 · 深空探測|周六 · 茶余星話|周日 · 太空探索

原作：NASA Webb Mission Team

翻譯：顏子軒

編排：鄧宇

后臺：李子琦

https://skyandtelescope.org/astronomy-news/closest-black-hole-doesnt-exist-after-all/

科學家正在使用 NASA 的詹姆斯·韋布太空望遠鏡（JWST）觀測系外行星TRAPPIST-1 e。對迄今結果的仔細分析呈現了關于該行星大氣和表面若干潛在情景。NASA 的科學任務正在為回答“我們在宇宙中真的孤獨存在嗎？”這一問題奠定關鍵基礎。

來自巴爾的摩太空望遠鏡科學研究所的首席研究員 Néstor Espinoza 表示：“韋布的紅外儀器正在為我們提供前所未有的細節。我們迄今獲得的關于該行星的四次觀測結果，展示了未來更多數據到來時我們將可以研究的范圍。” 該團隊的兩篇論文已發表于《天體物理學快報》。

這幅藝術圖描繪了劇烈活動的紅矮星 TRAPPIST-1 以及其最靠近的四顆軌道行星。 圖片來源：NASA、ESA、CSA、STScI、Joseph Olmsted (STScI)

在 TRAPPIST-1 系統的七顆地球大小行星中，TRAPPIST-1 e 尤為引人注目，因為它位于一條距離恰當的軌道上，理論上表面可能存在液態水——既不太熱，也不太冷，但前提是它擁有大氣。這正是韋布望遠鏡發揮作用的地方。研究人員將其強大的近紅外光譜儀對準該系統，捕捉該行星掠過恒星前方的時刻。若行星有大氣，透過大氣層的部分恒星光會被吸收。通過光譜的細微變化，天文學家可以推斷其中可能的化學成分。隨著觀測次數的增加，大氣成分會變得更加清晰。

原始大氣不太可能存在

盡管目前只分析了四次觀測，仍有多種可能性，但研究人員相當有信心該行星已不再擁有由氫氦主導的原始大氣。TRAPPIST-1 是一顆活動極其活躍的恒星，頻繁爆發耀斑，因此任何氫氦大氣早已被恒星輻射剝離。但許多行星（包括地球）在失去原始大氣后會重新積累較重的次生大氣。對 TRAPPIST-1 e 而言，它可能未能做到這一點。不過研究人員表示，它擁有大氣的可能還仍然存在。他們開發了新的方法來分析 JWST 數據，以推斷該行星可能的大氣與表面環境。

更少的可能性

研究人員表示，TRAPPIST-1 e 不太可能擁有類似金星那樣濃厚或火星那樣稀薄的二氧化碳主導大氣。然而，他們也強調：與太陽系沒有直接可比之處。

康奈爾大學天文學副教授、研究團隊成員 Nikole Lewis 指出：“TRAPPIST-1 與太陽完全不同，因此其行星系統也與眾不同，這對我們的觀測與理論假設都是挑戰。”

如果 TRAPPIST-1 e 上確實存在液態水，研究人員認為它會伴隨著溫室效應，其中各種氣體（尤其是二氧化碳）維持大氣穩定并讓行星保持溫暖。

Lewis 表示：“一點點溫室效應就會產生巨大影響。” 測量結果并未排除足夠的二氧化碳以維持部分表面水體。根據團隊的分析，水可能表現為覆蓋全球的海洋，或者存在于恒星“永晝”區域的小面積水體周圍，其余地區則被冰覆蓋。這是因為 TRAPPIST-1 系統的行星都很小，且距離恒星極近，預計它們均為潮汐鎖定：一面永遠面對恒星，另一面永遠處于黑暗。

創新的新方法

Espinoza 和約翰斯·霍普金斯大學的 Natalie Allen 正帶領團隊進行 15 次額外觀測，并采用一種創新方法：他們安排望遠鏡同時捕捉行星 b 和行星 e 幾乎連續的凌日。此前 JWST 對最靠近的行星 b 的觀測表明，它幾乎肯定是一塊沒有大氣的巖石星球。因此，行星 b 凌日時的信號可歸因于恒星本身。而行星 e 在幾乎同一時間凌日，由此恒星變異帶來的干擾更少。科學家計劃對比兩顆行星的數據，任何僅出現在 e 光譜中的化學特征都可歸于它的大氣。

MIT Kavli 天體物理與空間研究所的博士后 Ana Glidden（領導 e 行星大氣研究）表示：“我們仍處在用韋布開展這類驚人科學的早期階段。能在 40 光年外測量環繞地球大小行星的恒星光細節，并了解那里的環境是否適合生命，令人難以置信。這是探索新時代的一部分，令人興奮。”

責任編輯：陳瑋菁

牧夫新媒體編輯部

『天文濕刻』 牧夫出品

微信公眾號：astronomycn

謝謝閱讀