對一顆著名的 TRAPPIST-1 行星的新觀測再次為科學家們提供了一些有趣的線索，說明這個世界可能存在也可能不存在能夠支持生命友好的液態水的大氣層。
TRAPPIST-1e 是緊密圍繞在冷點周圍的七顆地球大小的系外行星之一。 紅矮星 比距我們約 40 光年的太陽更小、更暗。它在該系統的“宜居帶”內運行，那裡的溫度可以允許液態水存在——但前提是該行星有大氣層。早期的詹姆斯·韋伯太空望遠鏡（約翰·韋斯特）觀察甚至暗示了一種可能的、具有啟發性的氣氛 微弱的甲烷特徵在地球上，它是由生物體產生的，與土星被霧氣籠罩的衛星泰坦上的複雜化學有關。
亞利桑那大學月球與行星實驗室助理教授蘇克里特·蘭詹 (Sukrit Ranjan) 表示：“根據我們的最新研究，我們認為之前報導的大氣層跡象更有可能是來自主星的‘噪音’。” 陳述。 “然而，這並不意味著 TRAPPIST-1e 沒有大氣層——我們只是需要更多數據。”
新論文使用詳細的計算機模擬來測試 TRAPPIST-1e 是否真的能夠維持類似於土衛六的富含甲烷的大氣層。結果表明，圍繞 TRAPPIST-1 等小型活躍紅矮星運行的世界上的甲烷會比土衛六上的甲烷被破壞得快得多，速度太快，無法通過任何可信的地質過程來補充。
最新發現基於 二 字母 9 月發表的文章分析了 JWST 2023 年對 TRAPPIST-1e 的觀測結果。當行星穿過恆星表面時，在四次獨立的過程中，JWST 的近紅外光譜儀 (NIRSpec) 儀器記錄了星光的微妙變化，原則上可以檢測大氣中的化學物質。這些數據與以氮氣和甲烷為主、缺乏二氧化碳的大氣層一致，有效地排除了類似於金星或火星的大氣層。
但不同凌日信號的差異很大，這表明測量結果受到了恆星本身的污染。 TRAPPIST-1 比我們的太陽更小、更冷、也更暗淡，溫度如此之低，以至於包括甲烷在內的氣體分子可以在恆星自己的大氣中形成。
“我們報告了甲烷的跡象，但問題是，‘甲烷是來自行星大氣層還是主恆星中的分子？’”蘭詹在聲明中說。
在論文中，Ranjan 和他的團隊模擬了甲烷在 TRAPPIST-1e 環境中實際能夠存活的時間。他們發現，雖然土衛六的甲烷可以持續1000萬到1億年，但TRAPPIST-1e中的甲烷只能持續約20萬年。研究指出，這顆行星接收到的紫外線輻射比土衛六多得多，導致甲烷的衰變速度快數千倍。
研究人員表示，這使得科學家們極不可能在富含甲烷的階段捕獲地球，除非甲烷以極端且恆定的速度得到補充。維持類似泰坦的水平需要 TRAPPIST-1e 在甲烷生成方面超過泰坦，這是一種難以置信的場景，需要不斷的全球火山活動、冰冷內部災難性的甲烷釋放，或者持續的行星重生。研究指出，即使在慷慨的假設下，這些過程也無法完全解釋所需的甲烷供應。
因此，研究小組得出的結論是，需要更嚴格的分析和額外的觀測來確定 TRAPPIST-1e 是否有大氣層，以及 JWST 初步暗示的甲烷是否來自該行星，或者僅僅是恆星的產物。
蘭詹在聲明中說：“TRAPPIST-1e 的基本論點是：如果它有大氣層，那麼它就適合居住。” “但現在，首要問題必須是：‘大氣層存在嗎？’
儘管面臨挑戰，TRAPPIST-1e 仍然是太陽係以外最有希望的潛在宜居世界之一。然而，JWST 是在第一顆系外行星被發現之前設計的，在探測地球大小行星的大氣層時，其靈敏度已達到極限。
未來的工具可能有助於理清令人困惑的信號。美國宇航局來了 潘多拉 該任務計劃於 2026 年發射，將同時觀測恆星和行星，以更好地區分恆星和大氣特徵。
研究人員還計劃進行一次罕見的雙凌日觀測，其中 TRAPPIST-1e 和最內層行星 TRAPPIST-1b 一起經過恆星。科學家們表示，TRAPPIST-1b 缺乏大氣層，因此將其“乾淨”信號與 TRAPPIST-1e 進行比較可以揭示哪些特徵屬於恆星，以及哪些特徵（如果有的話）來自 TRAPPIST-1e 的大氣層。
蘭詹說：“這些觀測將使我們能夠將恆星正在做的事情與行星大氣層中正在發生的事情區分開來——如果有的話。”
這些結果的論文是 發表 11 月 3 日發表在《天體物理學雜誌快報》上。
