“迷你海王星”GJ 1214 b 的艺术家插图。 （NASA/加州理工学院喷气推进实验室/R. Hurt (IPAC)）
仅仅因为我们的太阳系中没有迷你海王星，并不意味着它们不常见。 它们似乎遍布整个银河系，根据美国宇航局的说法，它们是最常见的系外行星类型。 GJ 1214 b就是其中之一。
詹姆斯·韦伯太空望远镜的既定科学目标之一是研究系外行星。 它在这方面取得了进展，包括著名的 TRAPPIST-1 系统，该系统拥有七个地球大小的世界。 （感谢您的嗡嗡声杀，JWST。）
虽然寻找可居住、支持生命的行星的梦想主导了许多关于系外行星的思考，但除了单个行星是否可以支持生命之外，还有更多东西需要了解。
我们仍然对行星如何形成、它们的大气层如何演化以及为什么某些类型在我们的太阳系中如此常见但却不存在有很多疑问。
但由于有如此多的系外行星需要研究，使用 JWST 的天文学家必须明智地选择目标。 这一明智的过程引导一组天文学家发现了 GJ 1214 b（Gliese 1214 b.）
他们使用 JWST 的 MIRI 和低分辨率光谱仪观测了迷你海王星，并将结果发表在《JWST》杂志上的一篇论文中。自然标题为“从 JWST 相位曲线来看，GJ 1214b 具有反射性、富含金属的气氛。“主要作者是马里兰大学研究员 Eliza Kempton。
Gliese 1214 是一颗距离我们约 40 光年的蛇夫座红矮星。 这米地球计划2009年用凌日法发现了它唯一的行星GJ 1214 b。
哈勃望远镜的后续观测表明，这是一个水世界，有着浓厚的水蒸气大气层。 它的质量约为地球的八倍，约为地球半径的 2.75 倍。
在里面论文介绍其发现，作者写道，“我们发现行星的质量和半径与主要由水组成的成分一致，氢氦包层仅占行星质量的 0.05%。大气层可能正在从流体动力学中逸出，这表明它在其历史上经历了重大的演变。”
这是发现的第一个有大气层的迷你海王星，也是第二个确定了其质量和半径的迷你海王星。 但任何进一步的细节都被地球上厚厚的薄雾或云层所隐藏。 考虑到这一切，天文学家希望利用 JWST 来进一步研究它是有道理的。
“这个星球完全被某种薄雾或云层覆盖，”说主要作者肯普顿。 “在这次观察之前，我们对大气层完全隐藏。”
肯普顿和她的合著者超越了典型的系外行星观测。
通常，天文学家会在系外行星经过其恒星前方时用望远镜对其进行训练。 星光穿过大气层，对光进行分析以感知化学成分和其他特征。 但在这种情况下，他们几乎沿着整个轨道跟随行星。
当行星绕恒星运行时，JWST 强大的 MIRI 仪器对它产生了影响。 它的观测创建了一张行星的热图，显示了白天和夜晚的两面，阐明了其大气层的更多细节。
肯普顿表示：“获得完整轨道的能力对于了解地球如何将热量从白天一侧分配到夜晚一侧非常关键。”说。
“白天和黑夜之间有很大的反差。夜晚比白天冷。”
温度从 279°C 变为 165°C（535°F 至 326°F）。
如此明显的温度波动表明存在重分子，例如 H2氧和CH4。 如果它的大气层主要由较轻的氢主导，那将标志着不同的形成和演化。
充足的氢通常表明行星是由与太阳星云相同的物质组成的，这意味着它是由与其恒星相同的物质组成的。
但水和甲烷可能是地球演化及其潜在水源的重要线索。
“这不是原始的气氛，”她说。 “它并不能反映它周围形成的主恒星的成分。相反，如果它是从富含氢的大气层开始的，它要么会失去大量的氢，要么它是由较重的元素形成的？更冰的水——丰富的素材。”
行星通常会从大气中失去氢，因为它很轻。 地球向太空损失了约 90 吨氢和氦每天。
事实上，迷你海王星有时被认为是缺失环节的行星，它们最初是海王星的更小、更密集的版本，失去了大量的氢和氦，使其缩小到目前的大小。 GJ 1214b 也发生过这种情况吗？
“在过去的近十年里，我们对这个星球唯一真正了解的是大气层是多云或朦胧的，”说罗布·泽勒姆 (Rob Zellem) 是一名系外行星研究员，他与合著者兼系外行星研究员蒂芙尼·卡塔里亚 (Tiffany Kataria) 在美国宇航局南加州喷气推进实验室工作。
“这篇论文对于额外详细的气候解释具有非常酷的意义——观察这个星球大气层内发生的详细物理现象。”
据作者称，一个结论是 GJ 1214b 形成时距其恒星的距离比现在更远。 然后发生了一些事情，使它向内移动，更靠近它绕轨道运行的红矮星。 距离越近，周围的气息就越被剥离。
这作者写很难准确辨别该行星可能还含有哪些其他化学成分，但可能存在氰化氢（甲烷的副产品）。
“有一些证据表明，CH4 和 HCN 的组合在夜间产生了额外的吸收。有趣的是，HCN 预计会作为 CH4 光解的副产品而形成；后者的过程需要催化碳氢化合物雾霾的形成。”
一些数据表明 GJ 1214b 存在碳氢化合物薄雾，但这并不是决定性的。
这作者说他们的发现排除了大气层未改变的可能性。 “相反，我们的观测结果与富含氢但金属丰度增强的大气层一致。这与海王星以下保留由星云气体组成的原始大气层的预测是一致的，”但大气层随后通过质量损失进行了重新配置。
另一种可能性是，它是一个水世界，其高含水量是由于该行星在水冰线之外形成的，或者它吸收了该地区的物质。
肯普顿说：“如果你发现一颗富含水的行星，最简单的解释就是它是在距离主恒星更远的地方形成的。”说。
正如对于系外行星的常见情况一样，对一种类型的第一次详细观察可以开始引导天文学家得出结论，但只有一个数据点，任何结论都是初步的。 幸运的是，迷你海王星数量众多，而 JWST 正处于其任务的早期阶段。
“通过观察像这样的所有物体，希望我们能够建立一个一致的故事，”肯普顿说。
