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宜居行星不好找

2023-06-27 中国科学报 文乐乐
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詹姆斯·韦布空间望远镜(JWST)又一次尝试在太阳系外行星上寻找厚厚的大气层,但未能如愿。天文学家6月19日报告称,行星TRAPPIST-1 c上可能没有大气层,就像他们几个月前报告的它的邻居TRAPPIST-1 b一样。

在TRAPPIST-1系统的其他5颗行星中,仍有可能存在厚厚的大气层,其中包含在地质学和生物学上有趣的化合物,如二氧化碳、甲烷或氧气。但迄今为止研究的这两颗行星似乎没有或几乎没有大气层。

德国马克斯·普朗克天文研究所系外行星研究员Sebastian Zieba说,因为这种类型的行星在许多恒星周围很常见,“这肯定会减少可能适合居住的行星数量”。他和同事在《自然》上描述了这一发现。

7颗TRAPPIST-1系统的行星围绕一颗距离地球约12秒差距(40光年)的恒星运行,它们的大小与地球相当,表面都是岩石。天文学家认为该系统是研究行星如何形成、演化和宜居的最佳天然实验室之一。这些行星是2021年发射JWST的一个关键目标。

这些行星的母星是一颗被称为M矮星的昏暗冷恒星,这是银河系中最常见的恒星类型。它会释放出大量的紫外线,可能会侵蚀附近行星的大气层。

该系统最内层的行星TRAPPIST-1 b受到的辐射量是地球从太阳获得辐射量的4倍,因此JWST发现它没有实质性的大气层也就不足为奇了。但另一颗行星TRAPPIST-1 c的轨道距离其恒星更远,这颗较冷的行星似乎有可能留住大气层。

Zieba团队4次将JWST对准TRAPPIST-1,使科学家能够计算出TRAPPIST-1 c的表面温度——其面向恒星的一侧约为107℃。这个温度太高以至于无法维持富含二氧化碳的厚厚大气层。

通过将观测结果与行星可能的化学模型进行比较,科学家得出结论,TRAPPIST-1 c在形成时只有很少的水。总之,行星诞生时的低水量和缺乏厚厚的二氧化碳大气层都表明,TRAPPIST-1 c没有宜居的可能。

但该系统中的其他行星可能仍有希望。在近日公布于预印本服务器arXiv的一篇论文中,美国华盛顿大学行星科学家Joshua Krissansen Totton称,TRAPPIST-1中的行星TRAPPIST-1 e和TRAPPIST-1 f——距离恒星第四远和第五远的行星,可能有厚厚的大气层,因为它们离恒星足够远。

换言之,科学家在TRAPPIST-1 b和TRAPPIST-1 c上的发现,可能并不能说明系外行星大气层是什么样子的。

相关论文信息:https://doi.org/10.1038/s41586-023-06232-z

打印 责任编辑:侯茜
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