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13小時(shí)前 一顆地球大小的系外行星，距離我們40光年，被稱為TRAPPIST-1 e，在這張圖片的右下角，可能有一個(gè)能夠維持液態(tài)水的大氣層。 美國(guó)國(guó)家航空航天局、歐空局、加空局、科學(xué)技術(shù)委員會(huì)、Joseph Olmsted(科學(xué)技術(shù)委員會(huì)) 天文學(xué)家可能即將首次確認(rèn)系外行星上存在類似地球的大氣， 如果更詳細(xì)的分析證實(shí)了詹姆斯·韋伯太空望遠(yuǎn)鏡的初步觀察。 這顆行星是距離地球約40光年的行星系統(tǒng)的一部分，該系統(tǒng)名為TRAPPIST-1，由五名比利時(shí)天文學(xué)家在2016年發(fā)現(xiàn)，并以他們的名字命名最喜歡的啤酒。從那以后，這個(gè)系統(tǒng)一直被深入研究。 巴爾的摩太空望遠(yuǎn)鏡科學(xué)研究所的天文學(xué)家內(nèi)斯托爾·埃斯皮諾薩(Néstor Espinoza)說(shuō)，“作為一個(gè)行星系統(tǒng)，它非常陌生?！斑@顆恒星非常非常小，只有木星那么大，至少有七顆巖石行星圍繞它旋轉(zhuǎn)。其中三顆位于我們所說(shuō)的可居住區(qū)，這意味著它們離恒星足夠近，如果它們有大氣層，它們可以維持液態(tài)水?！?/p> 埃斯皮諾薩和他的同事們把注意力集中在TRAPPIST-1 e上，這是該系統(tǒng)中距離恒星第四遠(yuǎn)的行星研究上周發(fā)表在《天體物理學(xué)雜志快報(bào)》上。2023年用韋伯望遠(yuǎn)鏡進(jìn)行的四次觀測(cè)無(wú)法排除大氣層的存在，這激發(fā)了樂(lè)觀情緒。 “根據(jù)前四次觀察，我們不能說(shuō)(這顆行星)沒(méi)有大氣層，所以這個(gè)夢(mèng)想仍然存在——它仍然可能有大氣層，”埃斯皮諾薩說(shuō)，“這非常令人興奮，因?yàn)槲覀冇?5次以上觀察的后續(xù)計(jì)劃?！?/p> Espinoza說(shuō)，韋伯望遠(yuǎn)鏡只能排除最內(nèi)側(cè)行星TRAPPIST-1 b上的任何大氣，但其他六顆行星仍然沒(méi)有定論，TRAPPIST-1 e被視為液態(tài)地表水的最佳候選之一。 “三年前，在詹姆斯·韋伯發(fā)射之前，這種研究還是科幻小說(shuō)，”埃斯皮諾薩談到探測(cè)遙遠(yuǎn)行星上大氣的可能性時(shí)說(shuō)?！艾F(xiàn)在我非常有信心，我們將能夠看到TRAPPIST-1 e可能擁有什么樣的大氣層——如果它擁有類似地球的大氣層，我們就能夠分辨出來(lái)?！?/p> 尋找蛛絲馬跡TRAPPIST-1 e與地球大小相似，每六天繞其恒星一周——比地球繞太陽(yáng)一周的速度快得多。那是因?yàn)檫@顆恒星比我們的太陽(yáng)小得多，所有的行星都離它很近?！叭绻隳苌衿娴貙RAPPIST-1恒星帶到我們的太陽(yáng)系，”Espinoza說(shuō)，“所有的行星及其軌道都將符合水星的軌道?！?/p> 當(dāng)尋找大氣層時(shí)，天文學(xué)家等待一顆行星從它的恒星前面經(jīng)過(guò)，并注意到透過(guò)的星光的任何微小變化。他們一邊研究大氣的化學(xué)成分，一邊尋找它的跡象。 和四個(gè)人一起運(yùn)輸通過(guò)韋伯望遠(yuǎn)鏡在2023年的觀測(cè)，天文學(xué)家能夠排除在TRAPPIST-1 e上存在主要的氫基大氣，這是很可能的零點(diǎn)爆破它的恒星發(fā)出大量的輻射。(地球同樣在早期失去了它的原始大氣，但隨后建立了第二層大氣；天文學(xué)家希望TRAPPIST-1 e也能做到這一點(diǎn)。) 這個(gè)場(chǎng)景將在稍后詳述研究，也發(fā)表在上周的《天體物理學(xué)雜志快報(bào)》上。它指出，這顆行星不太可能像金星和火星那樣有富含二氧化碳的大氣層，并指出它是一個(gè)富含氮的大氣層，更類似于地球和土星的冰冷衛(wèi)星泰坦。 “TRAPPIST-1e仍然是我們最引人注目的宜居帶行星之一，這些新結(jié)果讓我們更接近了解它是一個(gè)什么樣的世界，”麻省理工學(xué)院行星科學(xué)教授、兩項(xiàng)研究的合著者薩拉·西格在一份報(bào)告中說(shuō)聲明。"證據(jù)指向遠(yuǎn)離類似金星和火星的大氣，這讓我們更加關(guān)注仍在上演的場(chǎng)景." 一個(gè)藝術(shù)家的概念展示了TRAPPIST-1行星系統(tǒng)。天文學(xué)家認(rèn)為，該系統(tǒng)中有三顆行星在可居住區(qū)圍繞恒星運(yùn)行，那里可能存在液態(tài)水——如果這些行星有大氣層的話。 JPL加州理工學(xué)院/美國(guó)國(guó)家航空航天局 Espinoza說(shuō)，他的團(tuán)隊(duì)計(jì)劃在年底前完成新一輪的15項(xiàng)觀察，其中三分之二已經(jīng)完成。如果該團(tuán)隊(duì)發(fā)現(xiàn)了無(wú)可辯駁的大氣跡象，甚至可以保證更多的韋伯望遠(yuǎn)鏡觀測(cè)，以期檢測(cè)到與地球生命相關(guān)的甲烷等氣體的特定化學(xué)特征。 埃斯皮諾薩說(shuō)，對(duì)大氣的確認(rèn)將是突破性的?！斑@將解決目前正在進(jìn)行的關(guān)于這些紅矮星系統(tǒng)是否能夠維持大氣的巨大爭(zhēng)論，”他說(shuō)?！凹t矮星實(shí)際上是宇宙中的大多數(shù)恒星。所以，如果它能在那里發(fā)生，它也能在任何地方發(fā)生。生命的可能性會(huì)成倍增加?！?/p> 然而，他說(shuō)，即使排除了大氣層，結(jié)果仍然令人興奮，因?yàn)檫@將使地球上的生命更加特殊。它還將為未來(lái)的研究奠定基礎(chǔ)，以觀察圍繞太陽(yáng)等黃矮星運(yùn)行的系外行星，使用比韋伯更強(qiáng)大的望遠(yuǎn)鏡，這些望遠(yuǎn)鏡仍處于規(guī)劃階段。 激動(dòng)人心的，不完整的結(jié)果比利時(shí)列日大學(xué)天體生物學(xué)研究部門的研究主任米歇爾·吉倫說(shuō)，詹姆斯·韋伯為TRAPPIST-1e獲得的第一批結(jié)果非常令人興奮。領(lǐng)導(dǎo)最初發(fā)現(xiàn)TRAPPIST-1系統(tǒng)的Gillon沒(méi)有參與最近的研究。 “這些數(shù)據(jù)還不是決定性的，”他在一封電子郵件中補(bǔ)充道，“但它們證明了JWST有能力探測(cè)到類地大氣，如果它存在的話。歷史上第一次，我們真的有望在一顆潛在可居住的巖石系外行星周圍發(fā)現(xiàn)大氣層。” TRAPPIST-1中的行星有一系列類似于類地行星在我們的太陽(yáng)系里。華盛頓大學(xué)天文系教授埃里克·阿戈?duì)栒f(shuō)，這些條件使它們成為表面液態(tài)水的潛在宿主，但它們需要大氣來(lái)防止水在表面凍結(jié)或升華到太空。Agol沒(méi)有參與這項(xiàng)研究，但他正與Espinoza和他的同事們一起研究新的觀察結(jié)果。 根據(jù)Agol的說(shuō)法，TRAPPIST-1 e是七顆行星中最有希望擁有類地大氣的一顆。 “結(jié)果很有趣，但也不完整，”他在一封電子郵件中補(bǔ)充道。“我不知道TRAPPIST-1 e是否可能有類似地球的大氣層，目前的研究沒(méi)有影響我的觀點(diǎn)?！?/p> 根據(jù)佛羅里達(dá)理工學(xué)院空間科學(xué)助理教授Howard Chen的說(shuō)法，TRAPPIST-1e正好位于對(duì)立狀態(tài)之間的“臨界點(diǎn)”,這是基于他在一份新的研究周三發(fā)表在《天體物理學(xué)雜志快報(bào)》上。根據(jù)它的歷史，這顆行星可能會(huì)變得極其干燥或富含水:“這意味著'裸露巖石'和'承載大氣'的場(chǎng)景在物理上仍然是合理的，”他在一封電子郵件中補(bǔ)充道。陳沒(méi)有參與這項(xiàng)新的研究。 他總結(jié)說(shuō)，TRAPPIST-1e可能像它的內(nèi)部鄰居一樣，形成為一個(gè)沙漠世界，或者形成為一個(gè)潮濕的、被海洋覆蓋的星球?！癑WST目前的數(shù)據(jù)還不能區(qū)分這些情景，但這種模糊性正是我們的模擬所預(yù)測(cè)的，”陳說(shuō)?！癟RAPPIST-1e可能非常干燥或非常潮濕的事實(shí)意味著接下來(lái)的幾次JWST(觀測(cè))可能會(huì)提供一個(gè)戲劇性的揭示。” |
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