北京
每秒220噸——大約一頭成年藍(lán)鯨的重量。這是天文學(xué)家最新觀測到的、從一顆巖質(zhì)行星上逃逸的氦氣量。這顆名為LHS 1140b的行星距離我們僅49光年，它剛剛創(chuàng)下了一個里程碑：人類首次在類地巖質(zhì)世界上直接探測到大氣層。
這項(xiàng)發(fā)現(xiàn)由哈佛大學(xué)研究生科林·切魯賓（現(xiàn)任職于芝加哥大學(xué)）領(lǐng)導(dǎo)的研究團(tuán)隊(duì)完成。他在哈佛期間注意到，某些較小的行星在形成初期會包裹著氫和氦的氣體層。但有趣的是，當(dāng)較輕的氫逐漸散失后，較重的氦卻被留了下來。這引發(fā)了他的好奇心——能不能在現(xiàn)有的小質(zhì)量行星中找到氦的痕跡？
2024年9月，研究團(tuán)隊(duì)利用智利的麥哲倫·克萊望遠(yuǎn)鏡，對準(zhǔn)了這顆被反復(fù)研究過的LHS 1140b。當(dāng)行星從它的恒星前方經(jīng)過時，望遠(yuǎn)鏡捕捉到了行星上層大氣的成分信息。結(jié)果令人振奮：一個清晰的氦信號出現(xiàn)了。準(zhǔn)確來說，是受激發(fā)的氦原子吸收了特定波長的光。普通的中性氦并不吸收光。
但故事并不像看起來那么完美。一年后，當(dāng)團(tuán)隊(duì)再次觀測同一顆行星時，他們驚訝地發(fā)現(xiàn)氦信號完全消失了。原來，恒星風(fēng)和高能輻射的強(qiáng)度變化，會影響氦氣逃逸的速率——甚至是逃逸氦氣的可觀測數(shù)量。這種信號時有時無的現(xiàn)象，反而印證了這是一個動態(tài)變化、真實(shí)存在的大氣層。
LHS 1140b并不是地球的翻版。它的體積比地球大70%，圍繞著一顆暗淡的紅矮星每25天公轉(zhuǎn)一圈。它所環(huán)繞的恒星已有超過30億年的歷史。團(tuán)隊(duì)發(fā)現(xiàn)，這顆行星幾乎已經(jīng)耗盡了自己的原始?xì)錃?，但仍在大量流失氦氣。這意味著它很可能處在一個漫長的、失去原始大氣層的最后階段。高能輻射正持續(xù)剝離氦氣蒸汽，這些氣體在行星周圍和后方形成了一條長長的尾巴。
盡管環(huán)境聽起來嚴(yán)酷，但LHS 1140b的位置很特別——它處于恒星的宜居帶內(nèi)。在這個區(qū)域內(nèi)，巖質(zhì)行星表面可能存在液態(tài)水。探測到的氦氣表明，行星上層大氣富含這種元素，而更重的化合物可能被束縛在低層。這樣一個大氣層能夠支撐液態(tài)水的存在，并能阻擋部分輻射。
切魯賓的博士論文導(dǎo)師之一、哈佛大學(xué)的羅賓·沃茲沃斯評價道：“作為首次在宜居帶類地行星上發(fā)現(xiàn)大氣層，這是系外行星科學(xué)的一個重要里程碑。”而團(tuán)隊(duì)的發(fā)現(xiàn)還可能揭示了一個此前僅存在于理論中的新行星類別：氦世界。
切魯賓在建模小型行星大氣時，注意到一類特殊的天體：它們初始的氣體包裹層以氫和氦為主，但最終會失去較輕的氫，而將氦留存下來。這個理論預(yù)測推動了他對小型行星氦信號的系統(tǒng)搜尋。LHS 1140b的數(shù)據(jù)最終印證了這個猜想：它可能正是第一顆被確認(rèn)的氦世界。
這項(xiàng)發(fā)現(xiàn)的意義不止于一顆行星。它展示了一種新的研究方法——通過追蹤逃逸氣體的信號，即使隔著49光年，也能窺見另一個世界的“呼吸”。對于長期以來困擾人類的那個問題——“宇宙中是否還有其他宜居之地？”——我們剛剛又向前邁進(jìn)了一步。
特別聲明：以上內(nèi)容(如有圖片或視頻亦包括在內(nèi))為自媒體平臺“網(wǎng)易號”用戶上傳并發(fā)布，本平臺僅提供信息存儲服務(wù)。
Notice: The content above (including the pictures and videos if any) is uploaded and posted by a user of NetEase Hao, which is a social media platform and only provides information storage services.
