詹姆斯·韋伯太空望遠鏡排除了巖石系外行星TRAPPIST
時間：2025-12-08 00:21:44 來源：骨軟筋酥網 作者：探索 閱讀：774次
這位藝術家的概念展示了基于這項工作的熾熱巖石系外行星TRAPPIST-1 c可能的樣子。TRAPPIST-1 c是斯韋TRAPPIST-1系統中七顆已知行星中的第二顆，它在距離其恒星0.016 AU(約150萬英里)的伯太地方繞其恒星運行，僅用2.42個地球日完成一周。空望TRAPPIST-1 c比地球稍大，遠鏡巖石但密度大致相同，排除這表明它一定有巖石成分。系外行星韋伯對TRAPPIST-1 c發射的詹姆15微米中紅外光的測量表明，該行星要么有裸露的斯韋巖石表面，要么有非常稀薄的伯太二氧化碳大氣層。背景中顯示的空望是TRAPPIST-1 b，它是遠鏡巖石TRAPPIST-1系統中最里面的行星。TRAPPIST-1 b也是排除巖石，似乎沒有實質性的系外行星大氣。這顆恒星名為TRAPPIST-1，詹姆是一顆超冷紅矮星(M矮星)，溫度僅為2550開爾文(約4150華氏度)，質量僅為太陽質量的0.09倍。這幅插圖是基于韋伯的中紅外儀器(MIRI)收集的新數據，以及其他地面和空間望遠鏡先前的觀察。韋伯沒有捕捉到這顆行星的任何圖像。鳴謝:插圖:NASA、ESA、CSA、Joseph Olmsted(STScI)；科學獎:塞巴斯蒂安·齊巴(MPI-A)，勞拉·克萊德伯格(MPI-A)
（神秘的地球uux.cn）據美國宇航局：對TRAPPIST-1 c的紅外測量表明，它可能不像曾經想象的那樣像金星。
美國宇航局的詹姆斯·韋伯太空望遠鏡成功測量了TRAPPIST-1 c的熱輻射，這是一顆圍繞距離地球40光年的紅矮星運行的系外行星。它的晝側溫度約為225華氏度，是用這種方法描述過的最冷的巖石行星。
不幸的是，對于那些希望TRAPPIST-1系統是我們自己的真實模擬的人來說，結果有點令人失望。雖然TRAPPIST-1 c的大小和質量與金星大致相同，從其恒星接收的輻射量也相同，但它似乎不太可能有同樣厚的二氧化碳大氣層。這表明這顆行星，也許是整個系統，可能是在非常少的水的情況下形成的。這一結果是確定行星大氣能否在紅矮星的劇烈環境中生存的最新探索。
一個國際研究小組使用美國宇航局的詹姆斯·韋伯太空望遠鏡計算了來自巖石系外行星TRAPPIST-1 c的熱能數量。結果表明，該行星的大氣層——如果存在的話——非常稀薄。
憑借大約380開爾文(約225華氏度)的晝側溫度，TRAPPIST-1 c現在是有史以來根據熱輻射特征描述的最冷的巖石系外行星。這些測量所需的精度進一步證明了韋伯在描述大小和溫度與我們太陽系相似的巖石系外行星方面的效用。
這一結果標志著在確定圍繞像TRAPPIST-1這樣的小型紅矮星(銀河系中最常見的恒星類型)運行的行星是否能夠維持我們所知的支持生命所需的大氣方面又邁出了一步。
“我們想知道巖石行星是否有大氣層，”德國馬普天文研究所的研究生塞巴斯蒂安·齊巴說，他是今天發表在《自然》雜志上的結果的第一作者。“過去，我們只能真正研究具有厚厚的富氫大氣層的行星。有了韋伯，我們終于可以開始尋找以氧氣、氮氣和二氧化碳為主的大氣了。”
“TRAPPIST-1 c很有趣，因為它基本上是金星的孿生兄弟:它與金星大小相同，從其宿主恒星接收的輻射量與金星從太陽接收的輻射量相似，”合著者勞拉·克萊德伯格解釋說，她也來自馬克斯·普朗克。"我們認為它可能像金星一樣有厚厚的二氧化碳大氣層."
TRAPPIST-1 c是圍繞一顆距離地球40光年的超冷紅矮星(或M矮星)運行的七顆巖石行星之一。雖然這些行星在大小和質量上與我們太陽系中的內部巖石行星相似，但還不清楚它們是否真的有相似的大氣層。在它們生命的第一個十億年中，M矮星發出明亮的X射線和紫外線輻射，可以輕易地剝奪年輕的行星大氣層。此外，當行星形成時，可能有也可能沒有足夠的水、二氧化碳和其他揮發物來制造大量的大氣。
為了解決這些問題，研究小組使用MIRI(韋伯的中紅外儀器)在四個不同的場合觀察了TRAPPIST-1系統，因為行星在恒星后面移動，這種現象被稱為二次日食。通過比較行星在恒星后面時的亮度(只有星光)和行星在恒星旁邊時的亮度(來自恒星和行星的光)，研究小組能夠計算出行星的晝側發出的波長為15微米的中紅外光的數量。
這種方法與另一個研究小組用來確定TRAPPIST-1 b(該系統最內部的行星)可能缺乏任何大氣的方法相同。
行星發出的中紅外光的數量與其溫度直接相關，而溫度又受到大氣的影響。二氧化碳氣體優先吸收15微米的光線，使地球在該波長下顯得更暗。然而，云可以反射光線，使地球看起來更亮，并掩蓋二氧化碳的存在。
此外，任何成分的大量大氣都將熱量從陽面重新分配到陰面，導致陽面溫度低于沒有大氣時的溫度。(因為TRAPPIST-1 c的軌道如此靠近它的恒星——大約是金星和太陽之間距離的1/50——它被認為是潮汐鎖定的，一邊是永久的白天，另一邊是無盡的黑暗。)
雖然這些最初的測量沒有提供關于TRAPPIST-1 c性質的確切信息，但它們確實有助于縮小可能的可能性。齊巴說:“我們的結果與這顆行星是沒有大氣的光禿禿的巖石一致，或者這顆行星有非常稀薄的二氧化碳大氣(比地球甚至火星都稀薄)，沒有云。”。“如果這顆行星有厚厚的二氧化碳大氣層，我們將會觀察到非常淺的二次日食，或者根本沒有。這是因為二氧化碳會吸收所有15微米的光，所以我們不會探測到任何來自地球的光。”
數據還顯示，這顆行星不太可能是真正的金星類似物，有厚厚的二氧化碳大氣和硫酸云。
缺乏厚厚的大氣層表明這顆行星可能是在相對較少的水的情況下形成的。如果溫度更低、更溫和的TRAPPIST-1行星在類似的條件下形成，它們可能也是在幾乎沒有水和其他使行星適合居住的必要成分的情況下開始的。
在如此遙遠的一顆小行星上，區分各種大氣情景所需的靈敏度確實非同尋常。韋伯在第二次月食期間探測到的亮度下降只有0.04%:相當于看著一萬個小燈泡的顯示屏，注意到只有四個熄滅了。
“我們能夠測量這一點是非同尋常的，”克萊德伯格說。“幾十年來，人們一直在質疑巖石行星能否保持大氣。韋伯的能力確實將我們帶入了一個新的領域，我們可以開始以一種前所未有的方式將系外行星系統與我們的太陽系進行比較。”
這項研究是作為Webb的一般觀測者(GO)計劃2304的一部分進行的，該計劃是Webb第一年科學研究的八個計劃之一，旨在幫助全面描述TRAPPIST-1系統的特征。未來一年，研究人員將進行后續調查，以觀察TRAPPIST-1 b和TRAPPIST-1 c的完整軌道，這將有可能看到這兩顆行星從白天到夜晚的溫度變化，并將進一步限制它們是否有大氣層。
這項研究發表在《自然》雜志上。
(責任編輯：熱點)
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