天文學家在岩石世界上發現了第一個宜居大氣層

這項發現提供了迄今為止最有力的證據，表明太陽系之外可能存在具有與地球相似的溫度和岩石成分的行星，同時維持著可以支持生命的條件。

「正如我們所知，大氣對於行星維持生命至關重要，」最近獲得博士學位的主要作者科林·切魯比姆（Collin Cherubim）說。哈佛大學地球與行星科學博士。

“這是第一次有人在另一顆恆星宜居帶的岩石行星上發現大氣層。”

氦氣顯示出系外行星的大氣層

研究發表於 7 月 16 日 科學LHS 1140 b 描述了對距離地球 48 光年的岩石系外行星中逸出氦氣的觀測。該訊號支持了早期的理論預測，即該行星有大氣層。

LHS 1140 b 在其宜居區內繞著一顆紅矮星運行。恆星周圍的區域，溫度和其他環境條件允許液態水保留在行星表面。

科學家已經發現了數千顆系外行星，其中包括位於宜居帶的幾個岩石世界。然而，確認這些行星是否有大氣層一直是系外行星研究中最困難的挑戰之一。

「二十年前，我們想知道是否存在其他類地行星，」哈佛大學戈登麥凱環境科學與工程教授、地球與行星科學教授、基路賓的論文指導教授之一羅賓華茲華斯說。 「然後我們發現它們很常見，而且我們在宜居帶發現了一些。下一個問題是它們是否能夠保持大氣層。現在我們知道至少有一個做到了。”

保持氣氛的岩石世界

先前的研究已經發現岩石行星在其恆星的宜居帶內運行。然而，這項研究首次清楚地表明其中一個世界的大氣層可以持續數十億年。

Cherubim 和他的同事開發了一個理論模型，表明 LHS 1140 b 的高層大氣中將含有大量緩慢逃逸到太空中的氦氣。

研究人員使用智利麥哲倫天文台的階梯狀暖紅外光譜儀（WINERED）測試了這項預測。他們的觀測利用了一次不尋常的事件，即 LHS 1140 b 和另一顆行星在同一晚從其恆星前面穿過。

第二顆行星沒有大氣層的痕跡。然而，LHS 1140 bk 發出了氦氣從行星逸出的清晰訊號，證明它仍然維持著大氣層。

望遠鏡數據證實了預測

Cherubim 聯合顧問 David Charbonneau，哈佛大學天文學系主任、天體物理中心天文學家 |哈佛大學和史密森學會最初懷疑該計劃是否會成功。這個預測來自於數學模型，而這種訊號以前從未在岩石世界中見過。

結果改變了他的想法。

「科林觀察了我們所知道的行星，並預測這顆行星將擁有氦大氣層，」夏博諾說。 “然後他對望遠鏡進行了計時，獲取了數據，並且檢測結果在統計上是可靠的。”

研究結果表明，天文學家可以從地面探測岩石系外行星的大氣層，尋找逃逸到太空中的氣體。

人生追求中充滿希望的目標

天文學家估計 LHS 1140 b 的大氣層已經持續了超過 30 億年。這個經度使這顆行星成為特別有希望進行額外觀測的目標。

Cherubim 希望識別大氣的全部化學成分，並最終確定該行星是否具有表面海洋或其他與宜居性相關的特徵。他和他的同事還計劃使用該模型來尋找其他有大氣層的岩石世界。

「這是對模型的驗證，希望這只是未來更多觀察結果中的第一個，」他說。