
TRAPPIST-1b 系統最內層行星周圍有大氣層的希望已經破滅。圖片來源:NASA/JPL-Caltech
JWST 檢查了附近的TRAPPIST-1系統希望探測到其最內層行星周圍的大氣層,但遺憾的是,它似乎沒有找到。儘管 TRAPPIST-1b 從未被認為是生命的候選者,但對於它的氣候較溫和的鄰居以及其他靠近冷、低質量恆星運行的行星來說,缺乏大氣層可能是一個壞兆頭。
“One-b 還是 not one-b”,這是天文學家在將 JWST 的觀測能力轉向可能是我們發現的除了我們自己的行星系統之外最有趣的行星系統時提出的問題。 TRAPPIST-1 不僅由七顆質量與地球相似的岩石行星組成,而且三四個(TRAPPIST-1e、f 和 g)可以說是位於恆星的宜居帶內。它距離地球僅 41 光年,足夠近,便於研究,最重要的是,從我們所在的位置看,行星經過恆星。
轉變是我們的理由發現了行星。這也意味著,如果有行星上有大氣層,我們就有機會觀察行星經過恆星前方或後方的影響。不幸的是,天文學家報告說,這種情況在 TRAPPIST-1b 的二次日食期間並沒有發生,這使得這顆行星很可能沒有任何大氣層可以探測。
先前,人們對 TRAPPIST-1b 厚厚的大氣層寄予厚望。儘管這顆行星的視半徑比地球大 20%,但質量幾乎相同——一層厚厚的、類似金星的雲層可以解釋這一點。
探測遙遠行星周圍大氣的一種方法是尋找當它們經過母恆星前方時星光的變化。光線會變得更暗,因為行星本身阻擋了其中的一些光線,但我們確實看到的一些光線可能會與大氣中的氣體相互作用,從而在與大氣中存在的氣體相匹配的光譜中產生暫時的下降。
然而,這並不是 NASA 的 Thomas Greene 博士和合著者想要對 TRAPPIST-1b 所做的事情,因為需要大量的觀測時間來收集足夠的光來完成這個過程。相反,作者指出,該系統最內層的行星應該非常熱,以至於 JWST 應該從它收集大量的紅外線輻射。然而,我們可能偵測到的任何東西都會被 TRAPPIST-1 本身直接發射的輻射淹沒。

光曲線顯示了當最內層行星 TRAPPIST-1 b 移動到恆星後面時 TRAPPIST-1 系統的亮度變化。這稱為二次食。圖片來源:NASA、ESA、CSA、J. Olmsted (STScI)、TP Greene (NASA Ames)、T. Bell (BAERI)、E. Ducrot (CEA)、P. Lagage (CEA)
當行星經過恆星後方時(稱為次食),它反射的輻射被隱藏。觀察總排放量的下降使格林和同事能夠計算出地球的貢獻。他們的結論是,幾乎沒有跡象表明熱量正在從地球上重新分配。永久日照到它的夜半球。
「最直接的解釋是,行星大氣很少或根本沒有重新分配來自主星的輻射,也沒有可檢測到的二氧化碳(CO2)或其他物種,」作者寫道。
TRAPPIST-1 是一顆非常微弱的恆星,發出的光量僅為太陽的千分之二左右。然而,1b 距離地球非常近——只需 1.5 天即可進入軌道——它受到的輻射是地球的四倍。雖然這比水星的溫度低,但它比金星高得多,所以我們可以肯定它的溫度非常高。
為什麼 TRAPPIST-1b 沒有大氣層尚不清楚。它已有 76 億年的歷史,有足夠的時間失去它。天體生物學家擔心紅矮星”爆發傾向嚴重的可能會剝奪其宜居帶內行星的大氣層,從而奪走銀河系中最有可能存在生命的地點,以及幾乎所有距地球 10 光年以內的地點。然而,一些研究人員反駁。
TRAPPIST-1b 比宜居帶更近,因此更容易受到這種大氣損失的影響,因此缺乏大氣層並不排除其兄弟姐妹的前景,但這不是一個好兆頭。
該研究發表於自然。
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