北京
來源：中國科學報
記者：文樂樂
科學家首次發現了一顆可能擁有大氣層的巖石行星，它或許能夠孕育生命。在7月16日發表于《科學》的一篇論文中，研究人員報告稱觀察到氦氣從一顆名為LHS 1140b的巖石系外行星的大氣層中逸出。這一發現表明LHS 1140b擁有富含氦氣的高層大氣，進一步印證了此前關于小型巖石行星可能擁有大氣層的證據。由于LHS 1140b位于“宜居帶”，即可以使恒星周圍的行星表面存在液態水的區域，因此這顆系外行星可能是一個適宜生命存在的場所。
系外行星繞恒星運行的藝術圖。圖片來源：NASA/JPL-Caltech
“在系外行星研究領域，尋找巖石系外行星的大氣層一直是一個主要目標。”美國哈佛大學的行星科學家Collin Cherubim表示，類地生命的存在必須具備大氣層、液態水和巖石表面，而LHS 1140b可能具備這3種條件。
然而，這項研究并不能確定這顆系外行星上是否存在水，也無法揭示行星內部大氣的確切組成。研究人員還表示，這些發現需要對系外行星進一步觀測驗證。盡管如此，美國麻省理工學院的天體物理學家Sara Seager認為，就巖石系外行星是否擁有大氣層這一問題而言，這一成果彌補了“拼圖中一塊缺失部分”。
天文學家預測，巖石系外行星可能擁有大氣層，能夠調節氣候、抵御輻射，并使液態水的存在成為可能。然而，觀測系外行星的大氣層在技術上頗具挑戰性，研究人員目前探測到的大多是沒有大氣層或大氣層過于稀薄而無法分辨的天體。
在這項研究中，Cherubim和同事將注意力轉向了LHS 1140b——一顆于2017年發現的系外行星，它圍繞一顆距離地球約15秒差距的紅矮星運行。科學家之所以選擇這顆行星，是因為他們的計算模型預測該行星會有氦氣逸出，進而可能擁有大氣層。
研究團隊利用位于智利拉斯坎帕納斯天文臺的麥哲倫·克萊望遠鏡，分別于2024年和2025年對這顆行星進行了6.5小時的觀測。在這兩次觀測中，該團隊均獲得了這顆系外行星的近紅外吸收光譜。
觀測結果顯示，行星的外層大氣中有大量逃逸的氦氣，但其內部大氣的成分仍然不清楚。Cherubim推測，內部大氣中可能含有水和其他小型氧化分子，例如二氧化碳，但這一推測還有待實驗數據的驗證。
不過，研究人員僅在2024年的光譜中觀察到氦氣逃逸的證據，在2025年的光譜中并沒有發現。盡管他們預計測得的氦氣含量會有一些波動，但氦氣在其中一組觀測數據中的完全缺失，表明他們的實驗可能存在某些問題。
“這讓我不得不反思，是不是漏掉了什么？”Cherubim說，“我把那些數據徹底分析了一遍，尋找任何假陽性結果和異常信號。”
研究人員表示，在觀測氦氣時，在探測到之后又沒有探測到的情況相對常見。“這似乎是規律而不是例外。”Cherubim說，他希望發現其他系外行星，以證實在LHS 1140b上的這一發現并非一次性的。
英國伯明翰大學的天文學家Vatsal Panwar表示，需要進行更多測量以排除光譜觀測誤差，例如由宿主恒星引起的誤差。
目前，從LHS 1140b逸出的氦氣僅是一個數據點。Cherubim表示，這使得該行星成為“研究太陽系外宜居性的理想實驗室”，希望未來能對它進行更多觀測。
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