結果來了！它是第二個地球嗎？韋伯望遠鏡4次觀測揭秘

“如果它有大氣，那么它就是一顆宜居行星！”

天文學家是這樣評價特拉普斯特-1e(TRAPPIST-1e)這顆系外行星的。

那它到底有沒有大氣呢？

2023年借助韋伯望遠鏡，天文學家對特拉普斯特進行了4次凌日觀測。

4次凌日透射光譜

2025年9月《天體物理學雜志快報》連發兩篇有關韋伯望遠鏡那次觀測的結果，對特拉普斯特-1e的表面大氣進行了多方面的討論。

今天這我們就來詳細的了解下。

大家好，我是騰寶。

特拉普斯特-1是距離地球40光年的一顆紅矮星。

2016年至2017年，天文學家在它的周圍相繼發現了7顆類地行星（凌日觀測發現），它們與的地球大小都差不多，這是目前發現類地行星最多、行星系統最與太陽系相似的一個恒星系。

所以一經發現呢，這個恒星系就很受天文學家的青睞。

它被稱為縮小版的太陽系，因為它最外圍的行星還沒有水星距離太陽遠，最外圍的行星距宿主恒星只有0.06個天文單位，相比之下，水星距離太陽約0.4天文單位。

所以，這個恒星系是一個行星排列非常擁擠的系統。

當然這也是因為它的宿主恒星是一顆比太陽小的多的紅矮星，它在紅矮星中也算是小個頭，被稱為超冷紅矮星。

它的質量只有太陽的9％左右。

所以在這樣一個很小的恒星附近，即便行星距離恒星如此的近，但也有位于宜居帶內的行星。

而特拉普斯特目前被認為是有3顆位于主恒星的宜居帶內，它們分別是行星e、f和g。

所以這三顆行星是我們探索，特拉普斯特這個恒星系最為主要的目標。

而探測行星的宜居性，我們首先要確定一個硬性條件：行星必須存在大氣層！

因為有大氣層，行星才有保溫的能力；它才有足夠的氣壓，不至于讓液態水過快的蒸發，從而一直維持液態水的存在。

所以，探測一顆宜居帶內的行星是否真的宜居，我們首先要做的是確定它是否存在大氣。

但，遙遠的行星我們如何探測它的大氣層呢？

透射光譜是目前我們探測行星大氣最為主要以及常用的方法。

透射光譜簡單來講，就是當行星繞行到恒星的前方時（這個現象我們稱為凌日），凌日時恒星的光就會穿透行星的大氣，若行星存在大氣的話，大氣中的分子會吸收掉恒星的一部分光，從而在光譜中留下吸收線。

這里我也做了一個模擬，大家可以更加直觀的看到透射光譜的變化。

隨著行星的凌日，本來平直的光譜會隨著行星大氣中的分子，比如水、二氧化碳、甲烷這些分子的吸收，從而出現向下了凹陷的吸收線。

所以觀測這些吸收線以及吸收線所在的波長，我們就可以推測它是否存在大氣以及大氣中所包含的成分。

在韋伯還沒有觀測之前，我們普遍的觀點是認為：特拉普斯特1e存在大氣的可能應該很低。

因為紅矮星大多數是耀斑恒星，它會爆發比太陽強的多的輻射，再加上它的宜居帶距宿主恒星很近，這樣的條件就會讓輻射慢慢的剝離行星的大氣層。

不過，從韋伯2023年4次凌日數據來看，情況卻出乎意料，但也不是很好。

因為從光譜的變化來看，它不是平坦的波形，具有上下起伏的特征，更有在2.6到3.3μm處有疑似甲烷的信號，整體來講不是平坦波形，但波形的起伏并不是很明顯。

所以這是一個很尷尬的局面。

因為這個波形顯示，它既有大氣存在的可能，也有大氣不存在的可能。

若波形的起伏是來自行星自身，那毫無疑問，這是行星大氣吸收的結果。

但問題是，它的這個波形起伏也有來自恒星自身的干擾。

特拉普斯特1和太陽不同，它的表面溫度要比太陽低很多，約2200多攝氏度。

所以在這顆恒星的大氣中就不完全是游離態的等離子體了，它也有氣體分子的存在。

再加上恒星自身的活動，比如黑子、耀斑等的影響。

這些恒星自身的情況也會讓光譜出現這樣上下的波動。

所以我們看到的那些起伏，也有可能是恒星自身的活動。

為了進一步確定所探測到的甲烷信號是否來自行星，天文學家依據特拉普斯特1e的條件進行了行星大氣模擬，比如它所接受的光照、紫外線強度，這些可分解甲烷存在的因素，模擬行星大氣甲烷含量與觀測的比對。

這讓天文學家得到一個推測，若特拉普斯特1e存在富有甲烷的大氣，最有可能的是像土星的衛星土衛六那樣。

但它必須有大量的甲烷進行實時的補充，比如劇烈的火山活動等。

總之呢，模擬結果不樂觀，更傾向于恒星自身的活動。

但這也并不能就此否定特拉普斯特1e不具備大氣層，因為這畢竟只是模擬。

還有韋伯4次凌日觀測也確實太少，更多的觀測會體現更多的狀態，從而易于剔除一些偽影，這樣才能得到更準確的結果。

總得來講，雖然這4次凌日觀測沒有給我們帶來明確的信息。

但也總比一次否定好，我們還是有希望的。