一顆系外行星圍繞一顆紅矮星運行的圖片
圖片來自:L. Hustak和J. Olmsted (太空望遠鏡科學研究所)
天文學家們找到了一種新方法，可以辨別一個岩質系外行星（與地球最相似的系外行星）是否存在大氣層。
在過去十年里，天文學家們發現了許多與地球相似的岩質系外行星，在「宜居帶」運行，「宜居帶」是恆星周圍的區域，溫度溫和，有可能使液態的水停留於岩質系外行星表面。但與地球不同的是，這些行星中有許多都靠近體積小、溫度低，並且活躍的M矮星，M矮星的輻射和恆星風可能會阻止這些行星形成大氣層。目前，這些岩質系外行星能否維持大氣層是該領域研究的一個主要問題。
該研究的作者、馬里蘭大學的助理教授伊萊扎·肯普頓（Eliza Kempton）告訴天文在線:「除了我們的太陽系外，我們從未描述過其他岩質行星大氣層的特徵。這是確定宜居帶的岩質行星特徵的第一步。」
研究人員建議，在已知的岩質系外行星從母恆星後面經過之前，觀察它們，並將光量與單獨從恆星上看到的光量進行比較。通過計算恆星與行星之間的距離，可以得知行星接受了多少輻射。通過觀測日食前後光的差異，能夠看到行星在白天重新輻射多少光。如果行星重新輻射了所有的光，那麼它可能沒有大氣層。但是如果一些光消失了，這就證明大氣層重新分配了一些能量到行星的背面，或者大氣層散失了能量。研究人員在《天體物理學雜誌》(1、2、3、4)上發表了這些方法及其背後的理論。
也有人曾嘗試在系外行星上尋找大氣層。去年，由科學家蘿拉·克萊德伯格（Laura Kreidberg）帶領的一個團隊通過觀察系外行星LHS 3844b在繞其恆星運行時發出的光，確定它沒有大氣。但是這個使用新方法的團隊想要加快搜索速度。詹姆斯·韋伯太空望遠鏡有望在2021年發射，它能告訴天文學家更多關於系外行星的信息，而天文學家們肯定會為其寶貴的觀測時間展開激烈競爭。因此，這組研究人員致力於設計一種調查方法，使其能夠在一次性觀測數十顆系外行星時，提供簡單的「是或否」回答。
康奈爾大學的卡爾·薩根研究所所長莉薩·卡特尼格並沒有參與這項研究,在發給天文在線的一封電子郵件中，她說：「這種方法不會告訴我們大氣中有什麼，比如它是否因生命的存在而改變，或者它是否看起來像我們地球的大氣層,但它仍然有用。這種方法可以用來區分哪些行星需要更詳細地觀察。」
肯普頓說，這種方法還有其他局限。宜居帶的岩質行星可能含有像粘土這樣的由水改變的物質，它們的反光作用會使研究人員誤以為那裡有大氣層。天文學家們不會用這種方法來調查宜居帶的行星，或者調查那些希望有生命存在的含水行星。相反，他們將關注離恆星更近的行星。
不過沒關係，研究人員是一步一步來的。肯普頓說:「我們想利用詹姆斯·韋伯太空望遠鏡，從一個更容易瞄準的目標開始。比宜居溫度稍高的行星的特徵將更容易描述，可以用更少的觀測時間，得到更精確的結果。」天文學家想知道岩石系外行星是否圍繞著這些小而寒冷的M矮星運行，是否有大氣層。如果它們確實有大氣層，那就有理由繼續關注宜居帶行星。
詹姆斯韋伯太空望遠鏡將有獨特的機會來快速識別哪些系外行星有大氣層。希望它能按時發射。
參考資料
1.WJ百科全書
2.天文學名詞
3. gizmodo - Ryan F. Mandelbaum- Phy-ray
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