JWST 刚刚扫描了可能适宜居住的系外行星 TRAPPIST-1 b 的天空

距离我们约 40 光年，一个由七颗地球大小的行星组成的系统围绕着一颗比我们的太阳温度低得多、体积小得多的恒星运行——这个系外行星系统被称为 TRAPPIST-1。当这些系外行星于 2016 年被发现时，天文学家推测它们有朝一日可以支持人类。其中三颗行星位于该恒星的宜居带，也被称为“金发姑娘区”，那里的生命条件可能“恰到好处”。现在，天文学家利用詹姆斯韦伯太空望远镜 (JWST) 在了解其中一颗可能宜居行星的大气层方面取得了重要进展。

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JWST 的观测排除了存在清晰、广阔大气层的可能性，未能探测到氢等元素。该望远镜的新探测结果还消除了该系统中心恒星的干扰，避免了天文学家所说的恒星污染。该研究结果详见 9 月 22 日发表在《天体物理学杂志快报》上的一项研究。

这项新研究特别揭示了距离该系统中心恒星最近的系外行星 TRAPPIST-1 b 的性质。来自美国和加拿大机构的团队利用詹姆斯韦伯太空望远镜的 NIRISS 仪器在两次凌日期间观测了 TRAPPIST-1 b，当时这颗行星从其恒星前方经过。

研究小组使用一种名为透射光谱的技术来更深入地观察遥远的世界。他们看到了系外行星大气层中分子和原子留下的独特指纹。 这项研究的共同作者、蒙特利尔大学博士生奥利维亚·林 (Olivia Lim) 在一份声明中表示：“这是詹姆斯·韦伯太空望远镜首次对 TRAPPIST-1 行星进行光谱观测，我们已经等待它们很多年了。”

过去，太阳系中心的恒星可能阻碍了我们对遥远大气层的了解。这是因为这些恒星可以产生“幽灵信号”，让观察者误以为他们看到的是系外行星大气层中的特定分子。这种现象被称为恒星污染，是指恒星自身特征对系外行星大气层测量的影响。太阳的暗斑和亮斑（即其表面的亮点）可能会扭曲望远镜探测到的化学指纹。

“除了恒星斑点和光斑的污染外，我们还看到了恒星耀斑，这是一种不可预测的事件，恒星在几分钟或几小时内会变得更亮，”林说。“这次耀斑影响了我们对行星遮挡光量的测量。这种恒星活动特征很难建模，但我们需要考虑到它们，以确保我们正确地解释数据。”

研究小组还利用观测结果探索了 TRAPPIST-1 b 的一系列大气模型。他们排除了无云、富含氢的大气的存在，这意味着 TRAPPIST-1 b 周围可能没有清晰而广阔的大气。然而，这些数据并不能肯定地排除更稀薄的大气的可能性，这种大气可能由纯水、二氧化碳或甲烷组成。

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研究团队表示，这一结果强调了在规划未来对所有系外行星系统的观测时考虑恒星污染的重要性。对于 TRAPPIST-1 这样的系统尤其如此，因为该系统以一颗红矮星为中心，这颗红矮星可能特别活跃，经常出现耀斑事件和暗斑。

需要进行更多观测才能确定这颗系外行星周围究竟有什么样的大气层，以及它是否能够支持人类生命。“这只是对这个独特行星系统进行更多观测和分析的一小部分，”研究合著者、蒙特利尔大学天文学家雷内·多永在一份声明中说。“这些首次观测凸显了 NIRISS 和 JWST 在探测岩石行星周围稀薄大气层方面的威力。”