“如果它有大氣，那么它就是一顆宜居行星！”

天文學(xué)家是這樣評價(jià)特拉普斯特-1e(TRAPPIST-1e)這顆系外行星的。

那它到底有沒有大氣呢？

2023年借助韋伯望遠(yuǎn)鏡，天文學(xué)家對特拉普斯特進(jìn)行了4次凌日觀測。

4次凌日透射光譜

2025年9月《天體物理學(xué)雜志快報(bào)》連發(fā)兩篇有關(guān)韋伯望遠(yuǎn)鏡那次觀測的結(jié)果，對特拉普斯特-1e的表面大氣進(jìn)行了多方面的討論。

今天這我們就來詳細(xì)的了解下。

大家好，我是騰寶。

特拉普斯特-1是距離地球40光年的一顆紅矮星。

2016年至2017年，天文學(xué)家在它的周圍相繼發(fā)現(xiàn)了7顆類地行星（凌日觀測發(fā)現(xiàn)），它們與的地球大小都差不多，這是目前發(fā)現(xiàn)類地行星最多、行星系統(tǒng)最與太陽系相似的一個(gè)恒星系。

所以一經(jīng)發(fā)現(xiàn)呢，這個(gè)恒星系就很受天文學(xué)家的青睞。

它被稱為縮小版的太陽系，因?yàn)樗钔鈬男行沁€沒有水星距離太陽遠(yuǎn)，最外圍的行星距宿主恒星只有0.06個(gè)天文單位，相比之下，水星距離太陽約0.4天文單位。

所以，這個(gè)恒星系是一個(gè)行星排列非常擁擠的系統(tǒng)。

當(dāng)然這也是因?yàn)樗乃拗骱阈鞘且活w比太陽小的多的紅矮星，它在紅矮星中也算是小個(gè)頭，被稱為超冷紅矮星。

它的質(zhì)量只有太陽的9％左右。

所以在這樣一個(gè)很小的恒星附近，即便行星距離恒星如此的近，但也有位于宜居帶內(nèi)的行星。

而特拉普斯特目前被認(rèn)為是有3顆位于主恒星的宜居帶內(nèi)，它們分別是行星e、f和g。

所以這三顆行星是我們探索，特拉普斯特這個(gè)恒星系最為主要的目標(biāo)。

而探測行星的宜居性，我們首先要確定一個(gè)硬性條件：行星必須存在大氣層！

因?yàn)橛写髿鈱?，行星才有保溫的能力；它才有足夠的氣壓，不至于讓液態(tài)水過快的蒸發(fā)，從而一直維持液態(tài)水的存在。

所以，探測一顆宜居帶內(nèi)的行星是否真的宜居，我們首先要做的是確定它是否存在大氣。

但，遙遠(yuǎn)的行星我們?nèi)绾翁綔y它的大氣層呢？

透射光譜是目前我們探測行星大氣最為主要以及常用的方法。

透射光譜簡單來講，就是當(dāng)行星繞行到恒星的前方時(shí)（這個(gè)現(xiàn)象我們稱為凌日），凌日時(shí)恒星的光就會(huì)穿透行星的大氣，若行星存在大氣的話，大氣中的分子會(huì)吸收掉恒星的一部分光，從而在光譜中留下吸收線。

這里我也做了一個(gè)模擬，大家可以更加直觀的看到透射光譜的變化。

隨著行星的凌日，本來平直的光譜會(huì)隨著行星大氣中的分子，比如水、二氧化碳、甲烷這些分子的吸收，從而出現(xiàn)向下了凹陷的吸收線。

所以觀測這些吸收線以及吸收線所在的波長，我們就可以推測它是否存在大氣以及大氣中所包含的成分。

在韋伯還沒有觀測之前，我們普遍的觀點(diǎn)是認(rèn)為：特拉普斯特1e存在大氣的可能應(yīng)該很低。

因?yàn)榧t矮星大多數(shù)是耀斑恒星，它會(huì)爆發(fā)比太陽強(qiáng)的多的輻射，再加上它的宜居帶距宿主恒星很近，這樣的條件就會(huì)讓輻射慢慢的剝離行星的大氣層。

不過，從韋伯2023年4次凌日數(shù)據(jù)來看，情況卻出乎意料，但也不是很好。

因?yàn)閺墓庾V的變化來看，它不是平坦的波形，具有上下起伏的特征，更有在2.6到3.3μm處有疑似甲烷的信號(hào)，整體來講不是平坦波形，但波形的起伏并不是很明顯。

所以這是一個(gè)很尷尬的局面。

因?yàn)檫@個(gè)波形顯示，它既有大氣存在的可能，也有大氣不存在的可能。

若波形的起伏是來自行星自身，那毫無疑問，這是行星大氣吸收的結(jié)果。

但問題是，它的這個(gè)波形起伏也有來自恒星自身的干擾。

特拉普斯特1和太陽不同，它的表面溫度要比太陽低很多，約2200多攝氏度。

所以在這顆恒星的大氣中就不完全是游離態(tài)的等離子體了，它也有氣體分子的存在。

再加上恒星自身的活動(dòng)，比如黑子、耀斑等的影響。

這些恒星自身的情況也會(huì)讓光譜出現(xiàn)這樣上下的波動(dòng)。

所以我們看到的那些起伏，也有可能是恒星自身的活動(dòng)。

為了進(jìn)一步確定所探測到的甲烷信號(hào)是否來自行星，天文學(xué)家依據(jù)特拉普斯特1e的條件進(jìn)行了行星大氣模擬，比如它所接受的光照、紫外線強(qiáng)度，這些可分解甲烷存在的因素，模擬行星大氣甲烷含量與觀測的比對。

這讓天文學(xué)家得到一個(gè)推測，若特拉普斯特1e存在富有甲烷的大氣，最有可能的是像土星的衛(wèi)星土衛(wèi)六那樣。

但它必須有大量的甲烷進(jìn)行實(shí)時(shí)的補(bǔ)充，比如劇烈的火山活動(dòng)等。

總之呢，模擬結(jié)果不樂觀，更傾向于恒星自身的活動(dòng)。

但這也并不能就此否定特拉普斯特1e不具備大氣層，因?yàn)檫@畢竟只是模擬。

還有韋伯4次凌日觀測也確實(shí)太少，更多的觀測會(huì)體現(xiàn)更多的狀態(tài)，從而易于剔除一些偽影，這樣才能得到更準(zhǔn)確的結(jié)果。

總得來講，雖然這4次凌日觀測沒有給我們帶來明確的信息。

但也總比一次否定好，我們還是有希望的。