一顆行星是否擁有大氣層,對我們已知的生命存在性至關重要,而 2017 年天文學家發現由 7 顆類地行星緊密組成的系統後,一直試圖確定內側行星是否存在大氣層。最近,韋伯太空望遠鏡觀測數據最新分析結果表明,最內層行星 TRAPPIST-1b 可能擁有朦朧、富含二氧化碳的大氣層。
TRAPPIST-1 是顆距地球僅 40 光年的超低溫矮星(Ultra-cool dwarf),系統內類地行星數量高達 7 顆,且至少有 3 顆位於適居帶內。
最近,天文學家利用韋伯太空望遠鏡(JWST)於中紅外光波段(眼睛對這種光不敏感)對最內層行星 TRAPPIST-1b 進行深度觀測,在《自然天文學》期刊發表對 TRAPPIST-1 b 收集的所有中紅外線數據完整分析,旨在確定這顆行星是否有大氣層,測量結果表明它可能擁有朦朧、富含二氧化碳的大氣層,且表面出乎意料高溫,代表該星球正因火山活動而動盪。
韋伯太空望遠鏡先前曾測量 TRAPPIST-1b 的 15 微米紅外線發射,當時結果顯示行星不太可能存在富含二氧化碳的大氣,且判定 TRAPPIST-1b 是顆黑暗的裸露岩石。
然而,一個波長單次測量不足以排除所有潛在大氣情況,在新研究中,天文學家於 12.8 微米波長處測量,將結果與地表大氣模型進行比較,發現 TRAPPIST-1b 不僅從在富含二氧化碳的大氣層,還含有高反射性薄霧,這種霧霾會導致行星上層大氣比下層大氣還熱,進而產生二氧化碳發射光而非吸收光的環境,可以解釋為何與先前觀測結論不同。
▲ TRAPPIST-1b 在 12.8 微米和 15 微米處發射的紅外線亮度差異。(Source:馬克斯-普朗克天文研究所/Elsa Ducrot)
熱量倒轉最相似例子是土衛六泰坦的朦朧大氣層,不過 TRAPPIST-1b 大氣化學成分預計與土衛六、太陽系任何岩石天體都不同,實際上我們正在觀察以前從未見過的大氣層。
Trappist-1b 的觀測結果也說明目前探測、確定岩石行星大氣層有多困難,就連韋伯太空望遠鏡也沒有十足把握,與氣態巨行星相比,系外類地行星大氣很薄,只能產生微弱可測量特徵,目前對 Trappist-1b 的兩次波長亮度觀測持續約 48 小時,還無法完全確定行星是否有大氣。
團隊將持續追蹤 TRAPPIST-1b 繞主恆星運行時熱量如何重新分配,有助我們更確定它是否擁有保護生命的大氣層。
TRAPPIST-1b: Bare Rock or Hazy Alien World? Webb’s Surprising Discovery
Does the exoplanet TRAPPIST-1 b have an atmosphere after all?
Potentially habitable planet TRAPPIST-1b may have a carbon dioxide-rich atmosphere
(首圖來源:馬克斯-普朗克天文研究所/Thomas Müller)
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