茫茫宇宙是否有宜居星球？韦伯太空望远镜将给我们答案！

2024-10-25科学

关于TRAPPIST-1星系，韦伯太空望远镜还会发现些什么？

詹姆斯。韦伯太空望远镜发回的第一张TRAPPIST-1星系图像

艺术家对于TRAPPIST-1系外行星系统的概念构想图，它距离地球仅39光年。该星系有着7颗岩石行星，与地球大小近似，其中至少3颗可能适宜生命生存。美国航空航天局的韦伯太空望远镜首次观测到了这些神秘的异世界，研究人员公布了他们的初步成果。图片来源：美国航空航天局/喷气推进实验室/【自然】杂志。

詹姆斯。韦伯望远镜对TRAPPIST-1星系的首次观测

去年6月，美国宇航局的韦伯太空望远镜，开始观测距地球不远的神秘的TRAPPIST-1系外行星系统。现在，备受期待的第一个成果出来了。在马里兰州巴尔的摩的太空望远镜科学研究所研讨会上，蒙特利尔大学的天文学家比约恩·本奈克，公布了这一成果。正如本奈克对天文学听众所说：我们正在做一些有意义的事情。

之后第二天，资深科学记者亚历山德拉。维茨在【自然】杂志上，报道了本奈克的演讲。相关科学论文，会于2023年初开始着手发表。

为什么该成果关注度这么高？事实上，TRAPPIST-1星系是韦伯太空望远镜最关切的预期目标之一。该星系包含不少于七颗岩石行星，它们的大小都与地球相似。至少有三颗行星位于该恒星的适居区，因为那里的温度适宜，可能存在液态水。剩下的其它行星也都靠近适居带。而且所有这些适居行星，距离地球只有39光年。

这些韦伯的新发现，还是初步成果。因此，现在还不能得出结论：七颗岩石行星中的某一颗——它们的大小均与地球相似——是否能够支持生命生存。不过，这已经显示了韦伯太空望远镜，有着探究这一神秘星系的潜力。

行星TRAPPIST-1b 和行星TRAPPIST-1g

最初的观测集中在该星系的两颗行星上：TRAPPIST-1b和TRAPPIST-1g。行星b距离其母恒星最近，行星g距离排在第二位（行星TRAPPIST-1h距离其母恒星最远），其半径是行星中最大的，约为地球的1。154倍。到目前为止的观测结果表明，它不太可能具有一个厚的原始氢元素大气层。一般更大的气态冰巨星，比如我们太阳系中的木星或海王星，往往都有着这样的大气层。这意味着行星g可能有一个更薄的、更贴近地表的大气层，就像地球、金星或火星那样。如果是这样的话，这将有利于生命的存活，因为这些是次级大气，在数百万年或数十亿年的时间里，已经发生了重大的化学质变。例如，地球上主要的氮元素大气层，在生命进化过程中，随着时间推移而改变。

需要更多的观测

然而，仍然需要更多的观测结果，来确认行星TRAPPIST-1g的大气层是什么样的——如果它确实有大气层的话。因为TRAPPIST-1星系行星很小，离恒星很近，而距离我们地球又很远（39光年）。即使是借助韦伯望远镜，也需要收集，行星在母恒星前方经过的多个公转轨道数据，来详细分析其大气层状况。更大的系外行星，如WASP-39b，则更容易研究。

行星TRAPPIST-1b的情况更是如此，因为它比行星g更小，距离母恒星更近。正如维茨所说：

蒙特利尔大学的奥利维亚·林，展示了韦伯太空望远镜，对于该星系最内层行星TRAPPIST-1b的两次观测结果。她也还没能梳理出其大气层情况。但初步研究表明，它和行星1g一样，估计没有稀薄的富氢大气。

放大视图。|TRAPPIST-1系统行星的大小比较图，按照与母恒星的距离远近顺序排列（未按实际距离比例）。图中各行星表面，是艺术家根据其自身对行星的概念构想，描绘出来的。图片来源：美国航空航天局/R。Hurt/ T。Pyle/欧洲南方天文台。

TRAPPIST-1星系「全家福」

虽然这些初步成果，听起来不那么令人兴奋，但是，相信对该星系所有七颗行星的研究，后续会有更多的反馈。事实上，正如美国宇航局戈达德太空飞行中心的天文学家尼科尔。科朗所说：

「明年内我们将对TRAPPIST-1星系有一个全面观测研究，我们将拥有一张TRAPPIST-1星系的‘全家福’。」

看看这七颗行星中，有几颗有大气层（如果有的话），以及它们之间的相互比较，这会很有趣。之前担心：可能一些行星已经失去了其大气层。这是因为它们环绕着一颗红矮星运行。红矮星以高度活跃而闻名，它会发出强烈的恒星耀斑，如果距离它太近的话，会将行星的大气层「剥」离。当然，这仍是一个备受争议的话题。2021年的一项研究表明，许多红矮星的行星实际上最终可能不会受到恒星耀斑的影响。

美国天文学会第241次会议上，关于TRAPPIST-1的信息

即将在华盛顿州西雅图举行的美国天文学会第241届会议（2023年1月8日至12日）上，会发布TRAPPIST-1b和TRAPPIST-1g的最新信息。

TRAPPIST-1b摘要：

詹姆斯·韦伯太空望远镜在SOSS模式下使用NIRISS，对气候温暖的与地球大小近似的TRAPPIST-1b行星，进行了两次凌「日」观测，在本次会议上，将展示首次高精度凌「日」光谱。

TRAPPIST-1g摘要：

岩石体的、地球型系外行星TRAPPIST-1g，特别适合这类初步研究，因为受母恒星辐射低，其表面易形成宜居条件，而与其它围绕类太阳恒星运行的行星相比，1g行星强烈放大了可观测到的光谱凌日特征。会议将展示韦伯望远镜观测到的，处于宜居带的地球型系外行星TRAPPIST-1g的首次高精度光谱，覆盖0。6-5。3µm的全光谱范围，通过使用NIRSpec PRISM BOTS模式，两次凌日观测获得。