茫茫宇宙是否有宜居星球？韋伯太空望遠鏡將給我們答案！

2024-10-25科學

關於TRAPPIST-1星系，韋伯太空望遠鏡還會發現些什麽？

占士。韋伯太空望遠鏡發回的第一張TRAPPIST-1星系影像

藝術家對於TRAPPIST-1系外行星系統的概念構想圖，它距離地球僅39光年。該星系有著7顆巖石行星，與地球大小近似，其中至少3顆可能適宜生命生存。美國航空航天局的韋伯太空望遠鏡首次觀測到了這些神秘的異世界，研究人員公布了他們的初步成果。圖片來源：美國航空航天局/噴射推進實驗室/【自然】雜誌。

占士。韋伯望遠鏡對TRAPPIST-1星系的首次觀測

去年6月，美國太空總署的韋伯太空望遠鏡，開始觀測距地球不遠的神秘的TRAPPIST-1系外行星系統。現在，備受期待的第一個成果出來了。在馬里蘭州巴爾的摩的太空望遠鏡科學研究所研討會上，蒙特利爾大學的天文學家比約恩·本奈克，公布了這一成果。正如本奈克對天文學聽眾所說：我們正在做一些有意義的事情。

之後第二天，資深科學記者亞歷山卓。維茨在【自然】雜誌上，報道了本奈克的演講。相關科學論文，會於2023年初開始著手發表。

為什麽該成果關註度這麽高？事實上，TRAPPIST-1星系是韋伯太空望遠鏡最關切的預期目標之一。該星系包含不少於七顆巖石行星，它們的大小都與地球相似。至少有三顆行星位於該恒星的適居區，因為那裏的溫度適宜，可能存在液態水。剩下的其它行星也都靠近適居帶。而且所有這些適居行星，距離地球只有39光年。

這些韋伯的新發現，還是初步成果。因此，現在還不能得出結論：七顆巖石行星中的某一顆——它們的大小均與地球相似——是否能夠支持生命生存。不過，這已經顯示了韋伯太空望遠鏡，有著探究這一神秘星系的潛力。

行星TRAPPIST-1b 和行星TRAPPIST-1g

最初的觀測集中在該星系的兩顆行星上：TRAPPIST-1b和TRAPPIST-1g。行星b距離其母恒星最近，行星g距離排在第二位（行星TRAPPIST-1h距離其母恒星最遠），其半徑是行星中最大的，約為地球的1。154倍。到目前為止的觀測結果表明，它不太可能具有一個厚的原始氫元素大氣層。一般更大的氣態冰巨星，比如我們太陽系中的木星或海王星，往往都有著這樣的大氣層。這意味著行星g可能有一個更薄的、更貼近地表的大氣層，就像地球、金星或火星那樣。如果是這樣的話，這將有利於生命的存活，因為這些是次級大氣，在數百萬年或數十億年的時間裏，已經發生了重大的化學質變。例如，地球上主要的氮元素大氣層，在生命前進演化過程中，隨著時間推移而改變。

需要更多的觀測

然而，仍然需要更多的觀測結果，來確認行星TRAPPIST-1g的大氣層是什麽樣的——如果它確實有大氣層的話。因為TRAPPIST-1星系行星很小，離恒星很近，而距離我們地球又很遠（39光年）。即使是借助韋伯望遠鏡，也需要收集，行星在母恒星前方經過的多個公轉軌域數據，來詳細分析其大氣層狀況。更大的系外行星，如WASP-39b，則更容易研究。

行星TRAPPIST-1b的情況更是如此，因為它比行星g更小，距離母恒星更近。正如維茨所說：

蒙特利爾大學的奧利維亞·林，展示了韋伯太空望遠鏡，對於該星系最內層行星TRAPPIST-1b的兩次觀測結果。她也還沒能梳理出其大氣層情況。但初步研究表明，它和行星1g一樣，估計沒有稀薄的富氫大氣。

放大檢視。|TRAPPIST-1系統行星的大小比較圖，按照與母恒星的距離遠近順序排列（未按實際距離比例）。圖中各行星表面，是藝術家根據其自身對行星的概念構想，描繪出來的。圖片來源：美國航空航天局/R。Hurt/ T。Pyle/歐洲南方天文台。

TRAPPIST-1星系「全家福」

雖然這些初步成果，聽起來不那麽令人興奮，但是，相信對該星系所有七顆行星的研究，後續會有更多的反饋。事實上，正如美國太空總署戈達德太空飛行中心的天文學家尼科爾。科朗所說：

「明年內我們將對TRAPPIST-1星系有一個全面觀測研究，我們將擁有一張TRAPPIST-1星系的‘全家福’。」

看看這七顆行星中，有幾顆有大氣層（如果有的話），以及它們之間的相互比較，這會很有趣。之前擔心：可能一些行星已經失去了其大氣層。這是因為它們環繞著一顆紅矮星執行。紅矮星以高度活躍而聞名，它會發出強烈的恒星耀斑，如果距離它太近的話，會將行星的大氣層「剝」離。當然，這仍是一個備受爭議的話題。2021年的一項研究表明，許多紅矮星的行星實際上最終可能不會受到恒星耀斑的影響。

美國天文學會第241次會議上，關於TRAPPIST-1的資訊

即將在華盛頓州西雅圖舉行的美國天文學會第241屆會議（2023年1月8日至12日）上，會釋出TRAPPIST-1b和TRAPPIST-1g的最新資訊。

TRAPPIST-1b摘要：

占士·韋伯太空望遠鏡在SOSS模式下使用NIRISS，對氣候溫暖的與地球大小近似的TRAPPIST-1b行星，進行了兩次淩「日」觀測，在本次會議上，將展示首次高精度淩「日」光譜。

TRAPPIST-1g摘要：

巖石體的、地球型系外行星TRAPPIST-1g，特別適合這類初步研究，因為受母恒星輻射低，其表面易形成宜居條件，而與其它圍繞類太陽恒星執行的行星相比，1g行星強烈放大了可觀測到的光譜淩日特征。會議將展示韋伯望遠鏡觀測到的，處於宜居帶的地球型系外行星TRAPPIST-1g的首次高精度光譜，覆蓋0。6-5。3µm的全光譜範圍，透過使用NIRSpec PRISM BOTS模式，兩次淩日觀測獲得。