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天文學家首次分析超級地球:大氣發現水蒸汽

天文學家首次分析超級地球:大氣發現水蒸汽

根據公佈的一項研究,天文學家首次對一顆所謂的「超級地球」的大氣層進行了分析。超級地球具體是指多岩系外行星,體積只有地球的幾倍。研究人員表示,在設法確定其他恆星系統內的行星道路上,這一突破無疑是向前邁出的重要一步。他們指出系外行星可能存在我們能夠識別的生態形態。

  研究論文主執筆人、哈佛-史密森尼天體物理學中心教授雅各布·比恩表示:「在瞭解這些系外世界特徵的道路上,我們實現了一個里程碑。」比恩等人研究的系外行星是GJ 1214b,距地球42光年(約合400萬億公里)左右,半徑大約是地球的2.6倍。

  天文學家於2009年發現了GJ 1214b。由於繞一顆暗淡的小恆星運轉,科學家更容易通過分析穿過GJ 1214b邊緣並朝地球方向行進的恆星光線,獲取這顆系外行星大氣層的數據。這些數據涉及GJ 1214b大氣的化學構成、天氣以及所吸收光線的特定信號波長。借助於歐洲航天局位於智利的甚大望遠鏡,比恩及其同事能夠將可能性從3個減至2個。

  由於與恆星間距離較近,GJ 1214b上有水存在,可能是以蒸汽的形式。此外,這顆行星的大氣層主要由氫構成,應該是一個多岩世界,但較高的雲層或者薄霧會阻擋視線。觀測數據表明,這顆系外行星並不是一個「迷你海王星」。它擁有一個多岩小核心,大氣層較厚並且富含氫。比恩說:「雖然我們還無法完全確定大氣層的構成,但我們已經向前邁出了令人興奮的一步,能夠將有關這樣一個遙遠世界的可能性減至2個,即存在蒸汽或者煙霧瀰漫。」

  無論是哪一種情況,GJ 1214b有生命存在的可能性都不大。比恩在接受法國媒體採訪時表示:「這顆行星溫度太高,並不適合生命存在。壓力與地球海平面類似的大氣層區域溫度估計超過500攝氏度。」

  GJ 1214b每38小時繞恆星運行一週,二者之間的距離只有200萬公里,是地日距離的七十分之一。儘管如此,GJ 1214b與其他已知系外行星相比仍是一個體積更少、溫度更低並且與地球更為類似的世界。迄今為止,天文學家共發現500多顆系外行星,其中絕大多數是所謂的「熾熱版木星」。之所以有此稱謂是因為它們巨大的氣體質量和極高的溫度。

  隨著天文觀測設備的不斷先進,天文學家能夠發現更多與地球類似的多岩行星。比恩通過電子郵件表示:「我們正努力發現和確定可能適於居住的系外行星大氣層的特徵。雖然還沒有做到這一點,但我們有望在未來10年實現這一目標。」

  迄今為止,天文學家還沒有發現任何系外行星處在其所在恆星系統的「適居帶」。這一區域的溫度既不太高,也不太低,水不會蒸發,也不會凍結,允許生命存在於液體之中。在地球的大氣層中,氮氣的比重佔到78%,氧氣佔到21%,餘下是包括二氧化碳在內的其他氣體。

藝術概念圖,展現了繞附近恆星GJ 1214軌道運行的超級地球

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