NASA韋伯望遠鏡發現遙遠行星支持生命的重要線索
自2021年底發射以來，NASA 的詹姆斯韋伯太空望遠鏡為探測太陽系外的系外行星上的生命跡象開闢了新的可能性。研究表明，詹姆斯-韋伯太空望遠鏡（James Webb Space Telescope）可以幫助確認位於”金髮區”的系外行星上是否存在支持生命的大氣層，從而提高發現地外生命的可能性。
在這一搜尋過程中，最有希望的候選行星是圍繞著被稱為M-矮星的低質量恆星運行的岩質行星，而不是氣態行星。 這些恆星是宇宙中最常見的類型。 附近的一顆M-矮星TRAPPIST-1 距離我們約40 光年，它有一個行星系統，我們正在對其支持生命的潛力進行密切研究。
先前的研究對TRAPPIST-1行星的宜居性提出了質疑。 研究人員發現，來自恆星的強烈紫外線輻射可能會燒掉行星表面的水，使其變得乾燥，並可能充滿活性氧，從而阻礙生命的形成。
然而，由華盛頓大學領導、發表在《自然通訊》上的一項新研究表明，某些圍繞M矮星運行的岩質行星在演化過程中的一系列過程可能會導致隨著時間的推移形成穩定的大氣層。
系外行星天文學目前最引人入勝的問題之一是：”環繞M-矮星運行的岩質行星是否能夠形成穩定的大氣層？環繞M矮星運行的岩石行星能否維持支持生命的大氣層？”第一作者、華盛頓大學地球與太空科學助理教授約書亞-克里桑森-托頓（Joshua Krissansen-Totton）說。 “我們的發現讓我們有理由期待，其中一些行星確實有大氣層，這大大增加了這些普通行星系統支持生命的機會”。
詹姆斯-韋伯太空望遠鏡（James Webb Space Telescope）的靈敏度足以觀測到這些行星系統中的少數幾個。 目前傳回的數據表明，最接近TRAPPIST-1恆星的最炙熱的岩石行星確實缺乏明顯的大氣層。 但是這架望遠鏡還無法清楚地描述位於”金髮區”的行星的特徵，這些行星距離恆星稍遠，是支持液態水和生命的最有利距離。
這項新研究模擬了一顆岩石行星從熔融形成到冷卻數億年後變成一顆固體陸地行星的過程。 結果表明，氫氣或其他輕質氣體最初確實逃逸到了外層空間。 但對於距離恆星較遠、溫度較適中的行星來說，氫氣也會與行星內部的氧和鐵反應。 這產生了水和其他更重的氣體，形成了大氣層，研究結果顯示這種大氣層是長期穩定的。
結果也顯示，對於這些”金髮區”行星，水很快就會從大氣層中傾瀉而出，使水不太可能逃逸。
“韋伯望遠鏡更容易觀測到離恆星最近的高溫行星，因為它們發出的熱輻射更多，不會受到恆星幹擾的影響。 對於這些行星，我們有一個相當明確的答案： 它們沒有厚厚的大氣層， 「克里桑森-托頓說。 “對我來說，這個結果很有趣，因為它表明溫帶行星可能有大氣層，應該用望遠鏡仔細觀察，特別是考慮到它們的宜居性潛力”。
韋伯望遠鏡尚未能觀測到距離TRAPPIST-1恆星稍遠的行星是否有大氣層。 但如果有的話，那就意味著它們可能有地表液態水和有利於生命存在的溫和氣候。
克里桑森-托頓說：『以我們現在擁有的望遠鏡、詹姆斯-韋伯望遠鏡和即將到來的超大型地面望遠鏡，我們真的只能觀測極少數宜居帶岩石行星的大氣層–也就是TRAPPIST -1行星和其他幾顆行星。一代更強大的望遠鏡。
編譯自/ ScitechDaily