悬念要了我们的命。 TRAPPIST 系统中的下一颗行星获得 JWST 处理

TRAPPIST-1 系统是天文学家迄今为止发现的最令人兴奋的系外行星群。 该系统包含七颗岩石行星，围绕着一颗距离地球约 40 光年的非常冷的红矮星运行。 许多行星位于恒星的宜居带内。

凭借詹姆斯·韦伯太空望远镜探测和研究绕其他恒星运行的遥远行星大气层的能力，人们对 TRAPPIST 行星的数据寄予厚望。 现在天文学家已经公布了第二颗行星TRAPPIST-1 c的详细信息，这颗行星应该是一个类金星世界。 与金星不同，JWST 未能探测到任何浓厚二氧化碳大气的痕迹。

“我有点难过，因为我们没有看到浓厚的二氧化碳大气层，但我最惊讶的是 JWST 竟然能检测到这样的信号。” 推特上的 Laura Kreidberg 博士。 她是德国马克斯·普朗克天文研究所 APEx（系外行星大气物理学）的主任，也是 今天发表在《自然》杂志上的一篇新论文。 “我们真的正在进入表征岩石系外行星的时代！……这颗行星的大小和辐射与金星相同，但它的大气层*不像*金星。它可能是没有大量二氧化碳的稀薄大气层，也可能是裸露的岩石 像 T1b [TRAPPIST 1 b]. “

2023 年 3 月，天文学家分享了关于最内层行星 TRAPPIST-1 b 的 JWST 数据。 它的轨道距离大约是地球轨道距离的百分之一，因此它不在系统的宜居带内。 JWST 根本没有检测到大气层，这出乎意料，因为离恒星如此之近的地狱般的条件。

TRAPPIST-1 系统中的所有行星之前都曾使用哈勃和斯皮策太空望远镜进行过观测，迄今为止，尚未检测到任何大气特征。 但是，天文学家仍然不能排除这种可能性。 凭借 JWST 的红外功能，它有能力探测二氧化碳、氧气和甲烷等“重”分子，从而有能力确定 TRAPPIST-1 行星是否有大气层，如果有，它们是什么由……制成

TRAPPIST-1 c 以 0.016 AU（约 240 万公里，150 万英里）的距离绕其恒星运行，仅需 2.42 个地球日即可完成一个轨道。 TRAPPIST-1 c 比地球略大，但密度大致相同，这表明它必须具有岩石成分。 JWST 对 TRAPPIST-1 c 发射的 15 微米中红外光的测量表明，这颗行星要么有裸露的岩石表面，要么有非常稀薄的二氧化碳大气层。

“我们想知道岩石行星是否有大气层，”马克斯·普朗克研究生、这篇新论文的第一作者塞巴斯蒂安·泽巴说。 在美国宇航局的新闻稿中。 过去，我们只能研究大气层厚且富氢的行星。 有了韦伯，我们终于可以开始寻找以氧气、氮气和二氧化碳为主的大气层。”

Zieba 和他的团队使用 MIRI（中红外 JWST 仪器）在四个不同的场合（2022 年 10 月 27 日至 30 日，以及 11 月 6 日至 30 日）观察 TRAPPIST-1 系统，因为行星 1c 移动到恒星后面，这是一种众所周知的现象作为次日食.. 通过比较行星在恒星后面时的亮度（仅星光）和行星在恒星旁边时的亮度（来自恒星和行星的光的总和），该团队能够计算出中红外光的数量行星发射的 15 微米波长。

美国宇航局说 行星发出的中红外光量与其温度直接相关，而温度又受大气影响。 二氧化碳优先吸收 15 微米的光，这使得行星在此波长下显得更暗。 然而，云可以反射光线，使地球看起来更亮并掩盖二氧化碳的存在。

此外，任何成分的固有大气都会将热量从白天重新分配到夜晚，导致白天的温度低于没有大气时的温度。 由于 TRAPPIST-1 c 的轨道离它的恒星如此之近——大约是金星和太阳之间距离的 1/50——它被认为被潮汐锁定，一侧处于永久的白天，另一侧处于无尽的黑暗中。

“我们的结果与这颗行星是一颗没有大气层的裸露岩石，或者这颗行星的二氧化碳大气层非常稀薄（比地球甚至火星的大气层都稀薄）且没有云层是一致的，”Ziba 说。 “如果这颗行星有浓厚的二氧化碳大气层，我们会观察到非常浅的二次日食，或者根本没有日食。这是因为二氧化碳会吸收所有 15 微米的光，所以我们不会检测到任何来自星球。”

在他们的论文中， 该团队表示，“没有重、CO_2个– TRAPPIST-1 上浓郁的气氛？ c 表示较差的、相对不稳定的形成历史……如果系统中的所有行星都以相同的方式形成，这表明系统中可能适合居住的行星的挥发物存量有限。 “

克雷德伯格在推特上说 TRAPPIST-1 c 形成时的水量将少于地球的 10 个海洋。 “这可能表明行星形成的模式并不是非常富含水（尽管它不能保证 c 的形成方式与系外行星相似），”她说。

美国宇航局表示，今年晚些时候，研究人员将进行后续探测，以观察 TRAPPIST-1 b 和 TRAPPIST-1 c 发动机的完整轨道。 这将允许观察两颗行星从白天到夜晚的温度如何变化，并将对它们是否有大气层提供更多限制。 此外，还将观测到其他 TRAPPIST-1 行星。 因此，请继续关注即将发布的令人兴奋的数据。