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科學家找到了一個「超級地球」,與之前發現的任何一個都不一樣

2015年,天文學家在一顆位於距離地球約39光年的恆星系統中,發現了一個有趣的系外行星。這個「金星般」的行星被稱為GJ 1138b,儘管軌道非常接近其母恆星,但似乎仍然有足夠涼爽有大氣。關於它可能擁有什麼樣的大氣,是「干金星」還是「濕金星」,科學家們進行了辯論。

而現在,由於一個國際研究團隊的努力,1138b GJ已經確認了大氣的存在。除了解決有關這個星球性質的爭論之外,這也是第一次在低質量超級地球周圍發現了一種大氣。除此之外,GJ 1138b現在是已知具有大氣的最遙遠的類地行星。

由John Southworth(基爾大學)、Luigi Mancini(羅馬大學)領導的,其研究團隊成員來自包括德國馬克斯普朗克天文研究所的成員(MPIA),國家天體物理研究所(INaf),劍橋大學和斯德哥爾摩大學。他們研究的題為「1.6倍地球質量的系外行星GJ 1132b大氣探測」最近發表在天體物理學雜誌。

在紐西蘭天文台的2.2米ESO / MPG望遠鏡上使用地面成像儀,該團隊在母恆星前面監測到了不同波長的GJ 1132b。鑒於行星的軌道周期(1.6天),這些周期發生相當頻繁,它提供了大量的機會來觀察行星越過恆星面前。當行星越過恆星面前,他們監控到恆星的亮度略有下降。

Southworth博士解釋了這些觀察證實了大氣的存在:我們所做的是測量7個不同波長的光和近紅外光的調光量。在這些波長(IR)中的一個星球似乎稍大。這表明行星在它周圍有一個很大的大氣,這允許大部分的星光通過,但在一個波長是不透明的。

劍橋大學和MPIA的團隊成員進行了模擬,以了解這種大氣的組成。最終,他們得出結論,它最有可能具有豐富的水和(或)甲烷的濃厚大氣,這與最近有關這個行星具有薄而脆弱大氣(即「干金星」)的理論相矛盾。

這也是第一次在一個體積和質量都不顯著的星球上確認了大氣。在過去,天文學家已經檢測到許多其他行星周圍的大氣。他們要麼是氣體巨星,要麼其質量和體積是地球的很多倍,這些行星又稱「超級地球」。然而,GJ 1132b是地球質量的1.6倍,半徑是地球半徑的1.4倍。

此外,這些發現是尋找超越我們太陽系的生命的重要一步。目前,天文學家試圖確定這個行星大氣的化學成分,以確定它是否適宜居住。如果存在化學失衡的正確組合,生物體的存在被看作是一個可能的原因。

通過能夠確定類地行星的大氣層,我們離能夠確定外行星的可居住性更接近。在M型(紅矮星)恆星周圍的行星大氣的檢測本身也是個好消息。低質量的紅矮星是星系中最常見的恆星,最近的研究結果表明,它們可能是尋找可居住世界的最佳途徑。

除了近年來在紅矮星附近檢測到幾顆類地行星,還有研究表明,這些恆星能夠承載大量的行星。與此同時,人們一直擔心紅矮星是否太過多變和不穩定,是否能夠支持宜居世界。

在圍繞紅矮星的行星上發現一種大氣,可以幫助加強紅矮星的宜居性。最大的問題之一是,極低質量的恆星通常具有強磁場,因此會拋出大量的X射線和紫外線。這些高能光子往往會破壞大氣中的分子,並可能完全蒸發它們。事實上,我們已經發現了GJ 1132b周圍的大氣,這意味著這種行星確實有能力保持數十億年的大氣,即使會被來自其主星的高能光子轟擊。

在未來,GJ 1132b有望用於哈伯太空望遠鏡、智利帕拉納爾天文台的超大型望遠鏡(VLT),以及下一代望遠鏡,如詹姆斯·韋伯空間望遠鏡(定於2018年發射)的高優先順序研究目標。

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