科學家沒有到過外星球是怎麼知道外星球空氣成份的？

我們都知道，木星的大氣主要由氫和氦組成。歐羅巴，木星的衛星之一。擁有由氧氣構成的稀薄大氣層。

而HD 209458b，一顆木星大小，圍繞恆星HD 209458運行的系外行星，距離地球154光年。它的大氣中含有氫，碳，氧氣，鈉，二氧化碳，甲烷，甚至水蒸氣。儘管我們從未造訪這些星球，並對其大氣進行直接取樣，我們依然能夠獲得上述信息。得到這些信息，其實我們並不需要直接造訪。

要研究其他行星，衛星還有系外行星的大氣，只需要通過觀測就行了。

具體而言，是觀測從大氣中穿過或反射的光線。因為用光照射氣體時，不同頻率的光波氣體分子吸收和散射的強度不同。如果將透射或散射光分開，用稜鏡或者衍射光柵，得到它的顏色譜，就能看到分子的吸收光譜和他的反射光譜。

這是氫氣。

這是氮氣。

氧氣。

甲烷。

二氧化碳。

水。

所以只要觀測由行星大氣反射的光線，注意在特定頻率出現，特定高度的峰值。我們就可以仔細對照已知的氣體分子光譜，這樣不僅能得出空氣的成分，甚至還有它們的相對含量。

其實，我們甚至完全不需要看到一個行星，就能研究它的大氣。很多系外行星的發現，是因為它們從母恆星前經過，我們會看到，母恆星星盤的某個區域光照強度下降了一點。但如果一個系外行星有大氣，其中的氣體分子，根據其特徵光譜的不同，會額外阻擋一些特定頻率的光。我們就可以照之前那樣進行光譜比對了。於是就有了HD 209458b的大氣成分。

當然現實中，運用分子特徵光譜來研究系外行星的大氣，是一項具有挑戰性的工作。因為多數行星大氣層很稀薄，特徵光譜很微弱，我們需要巨大，靈敏的望遠鏡和光譜儀。因為大氣成分十分複雜，光譜可能模糊不清，難以比對。

另外，同一恆星的不同位置，也會發射不用頻率不用強度的光，所以行星對恆星光譜的影響，還取決於它穿越了恆星的哪一部分。

不過，所有這些困難都難不倒我們聰明的天文學家。我們因此才能直到外太空星球的空氣是什麼樣子的，哪怕它距離我們上百光年，甚至都看不到它。

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