太陽系外宜居行星，我們的第二家園

兩顆地球大小的行星，繞著40光年以外的一顆紅矮星旋轉。藉助一次罕見的雙重凌星現象，哈勃空間望遠鏡對它們的大氣進行了觀測，暗示這兩顆行星很可能像地球一樣由岩石構成——這進一步增強了這兩顆行星適宜生命生存的可能性。圖片來源： NASA，ESA，以及G. Bacon (STScI)

利用NASA的哈勃空間望遠鏡，天文學家對溫暖的地球大小太陽系外行星的大氣層進行了首次探測，並找到了跡象進一步增加了兩顆太陽系外行星上適合生命生存的可能性。

確切說來，他們發現距離地球大約40光年的兩顆太陽系外行星TRAPPIST-1b和TRAPPIST-1c，不太可能像氣態行星那樣，擁有以氫氣為主的蓬鬆大氣。

「沒有令人窒息的氫－氦氣體包層，增加了這些行星適合生命生存的可能性。」科學團隊成員、美國太空望遠鏡科學研究所（STScI）的尼科爾·劉易斯（Nikole Lewis）說，「如果它們有明顯的氫－氦氣體包層，那其中的任何一顆就都沒有機會維持生命了，因為稠密的大氣會起到溫室一樣的效果。」

美國麻省理工學院的朱利恩·德維特（Julien de Wit）帶領一個科學家團隊，利用哈勃望遠鏡上的第3代廣域照相機，在近紅外波段觀測了這些行星。他們利用光譜分析解碼了星光，揭示出了大氣層中化學構成的線索。儘管這些行星的大氣層中確切的化學成分仍然未知，還必須等待未來的進一步觀測，但氫和氦含量不高已經讓科學家興奮不已。

「哈勃望遠鏡的這些初步觀測，已經邁出了大有希望的第一步，讓我們更加了解這些鄰近的世界，是否像地球一樣由岩石構成，是否能夠維持生命。」NASA科學任務董事會執行副主席傑夫·約德（Geoff Yoder）說，「對於NASA和太陽系外行星研究來說，這是一個令人激動的時刻。」

這些行星繞著寶瓶座的一顆紅矮星旋轉，年齡至少有5億年。它們是在2015年底由TRAPPIST的一系列觀測發現的，這是一套比利時的遠程自動望遠鏡，安置在歐洲南方天文台位於智利的拉西拉天文台內。

TRAPPIST-1b繞這顆紅矮星旋轉一圈需要1.5天，TRAPPIST-1c則需要2.4天。這兩顆行星到恆星的距離，介於地球到太陽距離的1/100到1/20之間。由於它們的恆星要比我們的太陽黯淡許多，研究者認為至少其中一顆行星位於這顆恆星的宜居帶內，表面溫度適合水以液態形式存在，也可能兩顆行星都在宜居帶中。

天文學家抓住了一次罕見的雙重凌星現象，前後幾分鐘內這兩顆行星都從那顆恆星前面經過，利用這次機會來測量從任何可能存在的行星大氣層中穿透過來的星光。這樣的雙重凌星每2年才會發生一次，提供了一個疊加的信號，能夠同時對這兩顆行星的大氣特徵進行檢測。

這些研究者希望利用哈勃望遠鏡展開後續觀測，搜尋更薄一些的大氣層，就像地球和金星的大氣層一樣，由比氫更重的元素構成。

這項研究的第二作者、NASA戈達德航天飛行中心的漢娜·韋克福德（Hannah Wakeford）說，「有了更多數據，我們或許能在這些大氣層里檢測甲烷，或者尋找水的特徵，這將讓我們能夠估計大氣層的厚度。」

包括NASA韋布空間望遠鏡（James Webb Space Telescope）在內的未來望遠鏡所作的觀測，將幫助測定這些行星大氣層的完整化學構成，並搜尋潛在的生物標記，比如二氧化碳和臭氧，以及水蒸氣和甲烷。韋布望遠鏡還將分析行星的溫度和表面氣壓——這都是評估行星宜居性的關鍵因素。

這些行星是SPECULOOS巡天項目發現的第一批地球大小的行星，該項目計劃在1000多顆近距離紅矮星周圍搜尋地於大小的行星。到目前為止，該項目只分析了其中15顆恆星。

「這些地球大小的行星是第一批這樣的行星，天文學家利用現有和規劃中的未來望遠鏡就能夠細緻研究，並測定它們是否適宜生命生存。」德維特說，「哈勃望遠鏡有能力在大氣初步篩選方面起到中心作用，告訴天文學家這些地球大小的行星中哪些更有希望，可供韋布望遠鏡來作更加細緻的研究。」

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