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韋布空間望遠(yuǎn)鏡新發(fā)現(xiàn)暗示宜居行星數(shù)量較少

2023-06-27 17:26:56來源： 中國科學(xué)報

【資料圖】

詹姆斯·韋布空間望遠(yuǎn)鏡（JWST）又一次在已知最令人興奮的行星系統(tǒng)之一的系外行星上尋找厚厚的大氣層，但未能找到。天文學(xué)家近日報告說，行星TRAPPIST-1 c上可能沒有大氣層，就像他們幾個月前報道的它的鄰居TRAPPIST-1 b一樣。

在TRAPPIST-1星系的其他5顆行星中，仍有可能存在厚厚的大氣層，其中含有地質(zhì)學(xué)和生物學(xué)上有趣的化合物，如二氧化碳、甲烷或氧氣。但迄今為止研究的這兩顆行星似乎沒有或幾乎沒有大氣層。

德國馬克斯·普朗克天文研究所系外行星研究員SebastianZieba說，因為這種類型的行星在許多恒星周圍很常見，“這肯定會減少可能適合居住的行星數(shù)量”。他和同事在《自然》上描述了這一發(fā)現(xiàn)。

7顆TRAPPIST-1星系的行星圍繞一顆距離地球約12秒差距（40光年）的恒星運(yùn)行，它們的表面都是巖石，大小與地球相當(dāng)。天文學(xué)家認(rèn)為該系統(tǒng)是研究行星如何形成、演化和可能宜居的最佳自然實驗室之一。這些行星是2021年發(fā)射的JWST的一個關(guān)鍵目標(biāo)。

這些行星的恒星是一顆被稱為M矮星的昏暗冷恒星，這是銀河系中最常見的恒星類型。它會釋放出大量的紫外線輻射，可能會侵蝕附近星球上的大氣層。

該系統(tǒng)最內(nèi)層的行星TRAPPIST-1b受到的輻射量是地球從太陽獲得的輻射量的4倍，因此JWST發(fā)現(xiàn)它沒有實質(zhì)性的大氣層，也就不足為奇了。但下一顆行星TRAPPIST-1 c的軌道距離其恒星更遠(yuǎn)，這顆較冷的行星似乎有可能留住更多的大氣層。

Zieba團(tuán)隊4次將JWST指向TRAPPIST-1，使科學(xué)家能夠計算TRAPPIST-1 c的表面溫度——在面向恒星的一側(cè)，表面溫度約為107℃，這個溫度太熱以至于無法維持富含二氧化碳的厚厚的大氣層。

通過將觀測結(jié)果與行星可能的化學(xué)模型進(jìn)行比較，科學(xué)家得出結(jié)論，TRAPPIST-1 c在形成時只有很少的水。總之，行星誕生時的低水量和當(dāng)前缺乏厚厚的二氧化碳大氣層表明，TRAPPIST-1 c從來沒有太多的宜居可能。

但該星系中的其他行星可能仍有希望。在近日公布于預(yù)印本服務(wù)器arXiv的一篇論文中，美國華盛頓大學(xué)行星科學(xué)家JoshuaKrissansenTotton報告稱，TRAPPIST-1中的行星TRAPPIST-1 e和TRAPPIST-1 f——距離恒星第四遠(yuǎn)和第五遠(yuǎn)的行星，可能仍然有厚厚的大氣層，因為它們離恒星足夠遠(yuǎn)。

換言之，科學(xué)家在TRAPPIST-1 b和TRAPPIST-1 c上的發(fā)現(xiàn)，可能并不能說明系外行星的大氣層是什么樣子。

https://doi.org/10.48550/arXiv.2306.05397

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