炸裂！48光年外，這顆生命可能宜居的超級地球竟然在“呼吸”

首顆擁有大氣層的宜居巖質(zhì)行星被確認(rèn)。

藝術(shù)家以科學(xué)為基礎(chǔ)描繪的LHS 1140 b行星及其主星和同屬一個系統(tǒng)的另一顆行星。主星LHS 1140是一顆低溫紅矮星。新研究提供了有力的證據(jù)，表明LHS 1140 b擁有大氣層。這一發(fā)現(xiàn)在系外巖質(zhì)行星的研究中是里程碑式的。Melissa Weiss / CfA

大部分科學(xué)發(fā)現(xiàn)是逐步取得的。但有時候一個看上去極小的發(fā)現(xiàn)，卻也會有非凡的意義。比如這一次，一些天文學(xué)家首次確認(rèn)，在距離地球48光年外的一顆紅矮星周圍，存在一顆位于生命宜居帶，同時又擁有大氣層的巖質(zhì)行星。這個發(fā)現(xiàn)乍看起來似乎沒有什么好奇怪的，但分量其實不輕。

這顆行星的編號為LHS 1140 b，意味著它正在圍繞一顆名叫LHS 1140的恒星運行，且已被潮汐鎖定（和地月關(guān)系類似，它的一個半球永遠(yuǎn)朝向母星）。LHS 1140是一顆紅矮星——這是質(zhì)量最小的一類恒星，表面溫度非常低，也非常昏暗——但它們的幼年期通常十分活躍。

這顆行星位于其母星的宜居帶。所謂宜居帶是指行星距離其母星的一個環(huán)帶區(qū)間——在這個區(qū)間內(nèi)，行星表面的水有機(jī)會保持液態(tài)——不過具體到個例，水是否能夠以液態(tài)存在，還要視其他條件而定——比如這顆行星是否是巖質(zhì)行星——也就是說它是否像地球一樣，主要由巖石構(gòu)成，而非像木星那樣主要成分是氣體——以及它是否有一個合適的大氣層。

目前人類已經(jīng)發(fā)現(xiàn)并經(jīng)確認(rèn)的系外行星數(shù)量已經(jīng)超過了6000，位于宜居帶的行星有上百，同時又是巖質(zhì)行星的有幾十——而在這幾十顆行星中，此前從未有一顆被確認(rèn)擁有大氣層。

沒有大氣對于生命而言很麻煩——在那里，宜居其實根本無從談起——沒有空氣，水無法保持液態(tài)，也沒有天氣；宇宙輻射會不受阻擋地到達(dá)行星表面；更不可能形成生命賴以生存的化學(xué)環(huán)境。

主持研究的是來自哈佛大學(xué)的Collin Cherubim。其領(lǐng)導(dǎo)的科研小組在《科學(xué)》雜志上刊文宣布了這一發(fā)現(xiàn)。天文學(xué)家在研究中采用了一種新的方法——他們先用數(shù)學(xué)模型對行星表面是否有可能存在大氣層進(jìn)行了預(yù)測，然后用坐落在智利的麥哲倫望遠(yuǎn)鏡對預(yù)測結(jié)果進(jìn)行了驗證。

模型預(yù)測結(jié)果認(rèn)為，LHS 1140 b擁有一個富含氦氣的上層大氣，且這些氦正在緩慢地向太空逃逸；而麥哲倫望遠(yuǎn)鏡WINERED光譜儀的觀測結(jié)果證實了這一預(yù)言。

天文學(xué)家在觀測中還撞上了好運——當(dāng)晚這顆行星在從其母星表面掠過（也就是發(fā)生所謂的凌星）時，該系統(tǒng)中的另一顆行星也恰好從母星表面掠過。這為研究人員提供了極其難得的對比樣本。

他們發(fā)現(xiàn)，他們無法在另一顆行星身上觀測到存在大氣的跡象；LHS 1140 b卻完全不是這樣——它的周圍有這么多逃逸到太空的氦，就像它在“呼吸”一樣——而這是它擁有大氣的絕好證明。

研究人員稱，LHS 1140 b的大氣層可能已經(jīng)存在了三十億年以上。

LHS 1140 b是一顆所謂的“超級地球”，其質(zhì)量相當(dāng)于地球的5.6倍，半徑相當(dāng)于地球的1.73倍，密度和地球相似；其公轉(zhuǎn)周期大約相當(dāng)于24.7個地球日。如果它沒有大氣層，平均表面溫度大約只有-47攝氏度——在其永夜面，溫度更可低達(dá)-270攝氏度——在這種情況下，即使其永晝面的溫度可以在0攝氏度以上，液態(tài)水也不可能存在；但是如果它有大氣層，情況可能就完全不一樣了。

這一發(fā)現(xiàn)打開了一扇新的通往發(fā)現(xiàn)的大門——同樣的技術(shù)未來可以應(yīng)用在針對更多其他行星的研究上。研究人員現(xiàn)已開始準(zhǔn)備精確解析LHS 1140 b大氣的成分，以探究其表面是否有可能存在海洋。

雖然目前還不知道LHS 1140 b行星的這個大氣層中是否存在生命，但這是人類首次獲得明確的證據(jù)，表明一顆位于宜居帶的巖質(zhì)行星同時擁有大氣層。宇宙在大多數(shù)情況下并不愿意將其保守的奧秘和盤托出，而是需要我們極有耐心地去一點點揭示。

參考

First Atmosphere Detected on a Habitable-Zone Rocky World

https://www.cfa.harvard.edu/news/first-atmosphere-detected-habitable-zone-rocky-world