韦伯太空望远镜正在积极探索小型的、可能适合居住的系外行星

韦伯太空望远镜正在积极探索小型的、可能适合居住的系外行星系外行星在我们的银河系中很常见，有些甚至在恒星的所谓宜居带中运行。美国国家航空航天局（NASA）的詹姆斯-韦伯太空望远镜（JamesWebbSpaceTelescope）一直忙于观测其中几颗可能适宜居住的小行星，天文学家们现在正在努力分析韦伯的数据。美国国家航空航天局戈达德太空飞行中心的两位韦伯项目科学家克尼科尔-科隆（KnicoleColón）博士和克里斯托弗-斯塔克（ChristopherStark）博士在这里为我们详细介绍研究这些其他世界所面临的挑战：定义潜在宜居行星"潜在宜居行星通常被定义为大小与地球相近、运行在恒星'宜居带'内的行星。我们目前知道大约有30颗行星可能是像地球一样的小型岩石行星，它们的轨道位于宜居带。然而，并不能保证在宜居带中运行的行星确实是宜居的（它可以支持生命），更不用说有人居住了（它目前支持生命）。在撰写本文时，已知的宜居和有人居住的行星只有一个--地球！"这张信息图比较了银河系中三类恒星的特征：类似太阳的恒星被归类为G星；质量比太阳小、温度比太阳低的恒星是K矮星；而更暗、温度更低的恒星是偏红色的M矮星。每一类恒星的宜居带大小都不同。在太阳系中，宜居带从金星轨道外开始，几乎包括火星。资料来源：NASA、ESA和Z.Levy（STScI）观测系外行星大气层的挑战韦伯望远镜正在观测的潜在宜居世界都是凌日系外行星，这意味着它们的轨道几乎是边缘朝上的，因此它们会从宿主恒星的前方穿过。当行星从恒星前方经过时，韦伯就会利用这个方位进行透射光谱分析。通过这个方位，我们可以检查行星大气过滤后的星光，从而了解它们的化学成分。然而，小型岩质行星稀薄的大气层阻挡的星光量非常小，通常远小于0.02%。仅仅探测这些小星球周围的大气层就非常具有挑战性。识别水蒸气的存在则更加困难，而水蒸气的存在可能会增加宜居的可能性。寻找生物特征（生物产生的气体）异常困难，但也是一项令人兴奋的工作。当系外行星直接从其宿主恒星和观测者之间穿过时，我们说这颗行星正在其宿主恒星前凌日。这次凌日会使恒星的光线变暗一定程度，如果系外行星有大气层的话，星光也会被大气层过滤掉。该动画展示了一颗行星以及在凌日过程中光照度的相应变化。资料来源：美国宇航局喷气推进实验室目前只有少数几个可能适合居住的小世界被认为可以通过韦伯天体进行大气表征，其中包括LHS1140b和TRAPPIST-1e行星。检测生物特征的技术挑战最近的一些理论工作探索了超地球大小的行星LHS1140b大气层中气态分子的可探测性，凸显了在搜索生物特征方面的一些挑战。这项工作指出，在大气层清晰、无云的最佳情况下，该行星需要绕其主恒星运行大约10-50次，相当于韦伯望远镜40-200小时的观测时间，才能探测到潜在的生物特征，如氨、磷化氢、氯甲烷和氧化亚氮。类地行星大气层的模拟透射光谱显示了臭氧（O3）、水（H2O）、二氧化碳（CO2）和甲烷（CH4）等分子吸收的太阳光波长。(请注意，在这张图上，Y轴显示的是被类地行星大气层遮挡的光量，而不是穿过大气层的阳光亮度：亮度从下往上递减）。来自LisaKaltenegger和ZifanLin2021ApJL909的模型透射光谱。资料来源：NASA、ESA、LeahHustak（STScI）系外行星观测时间表的复杂性如果行星的大气层是多云的，那么寻找生物特征可能需要比50次凌日观测更多的时间。众所周知，大多数小型系外行星都有云层或雾霾，这些云层或雾霾会减弱或掩盖正在搜索的信号。这些生物特征气体的大气信号也往往与其他预期的大气信号（如气态甲烷或二氧化碳）重叠，因此区分各种信号是另一项挑战。海洋行星：研究的新途径寻找生物特征的一个潜在途径是研究大洋行星，大洋行星是理论上的一类超地球大小的行星，具有相对稀薄的富氢大气层和大量的液态水海洋。根据韦伯天文台和其他天文台目前提供的数据，超级地球K2-18b是潜在宜居大洋行星的候选者。最近发表的工作利用近红外探测器和近红外ISS探测到了K2-18b大气中的甲烷和二氧化碳，但没有探测到水。这意味着K2-18b是一个拥有液态水海洋的海洋世界的说法仍然是基于理论模型，还没有直接的观测证据。这项工作的作者还暗示，K2-18b的大气中可能存在潜在的生物特征二甲基硫醚，但潜在的二甲基硫醚信号太弱，目前的数据还无法对其进行确凿的探测。艺术家构想的詹姆斯-韦伯太空望远镜。图片来源：NASAGSFC/CIL/AdrianaManriqueGutierrez海洋类行星的概念和研究都是非常新的，因此对液态水海洋情景（从而对宜居环境的潜力）的其他解释仍在探索之中。即将使用近红外天文望远镜和近红外成像仪进行的韦伯观测，将进一步揭示潜在的大洋行星K2-18b的性质，以及其大气层中可能存在的二甲基硫化物。因此，我们还面临着一个新的挑战，那就是确定韦伯探测到的水蒸气是否真的来自行星的大气层，而不是其恒星。结论：系外行星研究的未来探测绕冷恒星运行的小型、可能适合居住的凌日行星大气中的生物特征是一项极具挑战性的工作，通常需要理想的条件（如无云大气）或假设早期地球环境（即与我们所知的现代地球不同），探测到的信号明显小于百万分之200，恒星运行良好，星斑中没有大量水蒸气，以及大量的望远镜时间才能达到足够的信噪比。同样重要的是要记住，以任何方式探测到单一生物特征都不构成发现生命。要在系外行星上发现生命，可能需要一大批明确检测到的生物特征、来自多个飞行任务和观测站的数据，以及广泛的大气建模工作，这一过程可能需要数年时间。韦伯的强大之处在于，它能够灵敏地探测到少数最有希望围绕冷恒星运行的潜在宜居行星的大气层，并开始确定其特征。韦伯特别有能力探测一系列对生命非常重要的分子，如水蒸气、甲烷和二氧化碳。我们的目标是尽可能多地了解可能适宜居住的世界，即使我们无法通过韦伯望远镜明确确定适宜居住的特征。韦伯观测结果与美国宇航局即将发射的南希-格雷斯-罗曼太空望远镜的系外行星研究相结合，最终将为未来的宜居世界天文台奠定基础，该天文台将是美国宇航局首个专门用于直接成像和搜寻类太阳恒星周围类地行星上生命造成的化学痕迹的任务"。编译来源：ScitechDaily...PC版：https://www.cnbeta.com.tw/articles/soft/1434174.htm手机版：https://m.cnbeta.com.tw/view/1434174.htm

韦伯望远镜探测到附近系外行星WASP-107b的水蒸气、二氧化硫和沙云

韦伯望远镜探测到附近系外行星WASP-107b的水蒸气、二氧化硫和沙云艺术家印象中的WASP-107b及其母恒星。图片来源：插图：比利时LUCA艺术学院/KlaasVerpoest（视觉），JohanVanLooveren（排版）。AchrèneDyrek（法国原子能委员会和巴黎城市大学）、MichielMin（荷兰SRON）、LeenDecin（比利时鲁汶大学）/欧洲MIRIEXOGTO小组/欧空局/美国国家航空航天局（NASA）全世界的天文学家正在利用詹姆斯-韦伯太空望远镜（JWST）上搭载的中红外仪器（MIRI）的先进功能，对系外行星--围绕太阳以外的恒星运行的行星--进行突破性的观测。鲁汶大学天文学研究所的研究人员共同领导的欧洲天文学家小组观测到了这颗独特的气态系外行星WASP-107b。这颗行星的质量与海王星相似，但体积却比海王星大得多，几乎接近木星的大小。与太阳系内的气态巨行星相比，WASP-107b的这一特点使其显得相当"蓬松"。与木星等太阳系巨行星的探测深度相比，这颗系外行星的蓬松度使天文学家能够深入其大气层大约50倍。WASP-107b是一颗独特的气态系外行星，它围绕着一颗比太阳温度稍低、质量稍小的恒星运行。深入的大气分析欧洲天文学家小组充分利用了这颗系外行星非凡的蓬松度，使他们能够深入观察它的大气层。这个机会为揭开其大气层复杂的化学成分打开了一扇窗。这背后的原因非常简单：在密度较低的大气层中，信号或光谱特征要比在密度较高的大气层中突出得多。他们最近在《自然》杂志上发表的研究报告揭示了水蒸气、二氧化硫（SO2）和硅酸盐云的存在，但值得注意的是，没有发现温室气体甲烷（CH4）的踪迹。这些探测结果为了解这颗迷人系外行星的动力学和化学性质提供了重要信息。首先，甲烷的缺失暗示着这颗行星内部可能是温暖的，这为我们了解热能在行星大气中的流动提供了一个诱人的窗口。其次，二氧化硫（因有火柴烧焦的气味而闻名）的发现也是一大惊喜。以前的模型曾预测不存在二氧化硫，但WASP-107b大气层的新型气候模型现在表明，WASP-107b的蓬松度本身就能在其大气层中形成二氧化硫。尽管它的宿主恒星由于温度较低而发射出的高能光子相对较少，但由于其蓬松的特性，这些光子可以深入到行星的大气层中。这使得产生二氧化硫所需的化学反应得以发生。由JWST上的中红外仪器（MIRI）的低分辨率光谱仪（LRS）捕捉到的暖海王星系外行星WASP-107b的透射光谱显示了该行星大气层中存在水蒸气、二氧化硫和硅酸盐（沙）云的证据。资料来源：MichielMin/EuropeanMIRIEXOGTOteam/ESA/NASA云的组成和动力学但这并不是他们观测到的全部。与无云的情况相比，二氧化硫和水蒸气的光谱特征都明显减弱。高空云层部分遮挡了大气中的水蒸气和二氧化硫。虽然其他系外行星上也有云层的推断，但这是天文学家第一次能够明确确定这些云层的化学成分。在这种情况下，云层由小硅酸盐颗粒组成，这是一种人类熟悉的物质，在世界许多地方都能找到，是沙子的主要成分。"JWST正在彻底改变系外行星的特征描述，以惊人的速度提供前所未有的洞察力，"领衔作者、鲁汶大学的LeenDecin教授说。"JWST的近红外成像仪在这颗蓬松的系外行星上发现了沙子、水和二氧化硫云，这是一个关键的里程碑。它重塑了我们对行星形成和演化的理解，为我们自己的太阳系带来了新的曙光"。欧洲天文学家小组深入观察WASP-107b的蓬松大气层，不仅发现了水蒸气和二氧化硫，甚至还发现了硅酸盐沙云。图片来源：插图：比利时LUCA艺术学院/KlaasVerpoest（视觉），JohanVanLooveren（排版）。科学：AchrèneDyrek（法国原子能委员会和巴黎城市大学）、MichielMin（荷兰SRON）、LeenDecin（比利时鲁汶大学）/欧洲MIRIEXOGTO小组/欧空局/美国宇航局温度和云的形成在地球大气中，水在低温下会凝结成冰，而在温度达到1000摄氏度（约1800华氏度）左右的气态行星中，硅酸盐颗粒会凝结成云。然而，WASP-107b的外层大气温度约为500摄氏度（约900华氏度），根据传统模型的预测，这些硅酸盐云应该是在大气深处形成的，那里的温度要高得多。此外，大气深处的沙云会下雨。那么，这些沙云怎么可能存在于高空并持续存在呢？领衔作者米希尔-闵（MichielMin）博士说："我们在高空看到这些沙云的事实肯定意味着，沙雨水滴在更深的高温层中蒸发，产生的硅酸盐蒸汽被有效地移回高空，在那里重新凝结，再次形成硅酸盐云。这与我们地球上的水蒸气和云的循环非常相似，但水滴是由沙子构成的"。WASP-107b的大气中之所以会持续存在沙云，就是因为这种通过垂直传输不断升华和凝结的循环。詹姆斯-韦伯太空望远镜旨在研究系外行星的大气层，从而确定这些行星是否适合居住或是否含有生物特征。资料来源：诺斯罗普-格鲁曼公司系外行星研究的进展这项开创性的研究不仅揭示了WASP-107b的奇异世界，还推动了我们对系外行星大气的认识。它标志着系外行星探索的一个重要里程碑，揭示了这些遥远世界上化学物质和气候条件之间错综复杂的相互作用。"JWST使我们能够对太阳系中没有任何对应的系外行星进行深入的大气表征，我们正在揭开新世界的面纱！"主要作者、巴黎CEA的AchrèneDyrek博士说。近红外成像仪的设计与开发得益于比利时联邦科学政策办公室BELSPO通过欧空局PRODEX计划提供的资金，比利时工程师和科学家在MIRI仪器的设计和开发过程中发挥了关键作用，其中包括列日空间中心（CSL）、泰雷兹阿莱尼亚航天公司（沙勒罗瓦）和OIP传感器系统公司（欧德纳德）。在鲁汶工程大学天文学研究所，仪器科学家在英国实验室、美国宇航局戈达德中心和美国宇航局约翰逊航天中心模拟太空环境的特殊测试舱中对MIRI仪器进行了广泛测试。与欧洲和美国的同事们一起，我们已经建造和测试了近20年的MIRI仪器。仪器专家、鲁汶大学的BartVandenbussche博士说："看到我们的仪器揭开这颗引人入胜的系外行星大气层的面纱，我们感到非常有成就感。"德国马克斯-普朗克天文研究所的JeroenBouwman博士说："这项研究综合了对JWST观测数据进行的多项独立分析的结果，不仅体现了我们多年来在MIRI仪器制造方面的投入，也体现了我们多年来在MIRI观测数据的校准和分析工具方面的投入。"...PC版：https://www.cnbeta.com.tw/articles/soft/1397255.htm手机版：https://m.cnbeta.com.tw/view/1397255.htm

超越热木星 TESS发现迄今轨道最长的系外行星

超越热木星TESS发现迄今轨道最长的系外行星艺术家描绘的TOI-4600系统中的两颗行星和恒星。资料来源：TediVick天文学家开始大致了解这些行星的形成、演变和组成。但对于轨道周期较长的行星来说，情况就模糊得多了。轨道长达数月至数年的遥远世界更难被探测到，因此它们的特性也更难辨别。现在，长周期行星的名单上又增加了两颗。麻省理工学院、新墨西哥大学和其他机构的天文学家发现了一个罕见的系统，该系统包含两颗长周期行星，围绕着距离地球815光年的附近恒星TOI-4600运行。研究小组发现，这颗恒星上有一颗内行星，其轨道周期为82天，与水星的轨道周期相似，而第二颗外行星每482天绕行一圈，介于地球和火星的轨道之间。图示：NASA的凌日系外行星巡天卫星（TESS）正在工作。资料来源：美国宇航局戈达德太空飞行中心解读TESS的数据这项宝贵的发现是利用美国国家航空航天局（NASA）的凌日系外巡天卫星（TESS）的数据得出的，TESS是麻省理工学院领导的一项任务，负责监测最近的恒星，寻找系外行星的迹象。这颗新的、距离更远的行星是TESS迄今探测到的周期最长的行星。它也是最冷的行星之一，温度约为华氏零下117度，而内部行星的温度则为华氏170度。这两颗行星都可能是气态巨行星，类似于木星和土星，不过内行星的成分可能更多的是气体和冰的混合。这两颗行星弥补了"热木星"与我们太阳系中更冷、周期更长的气态巨行星之间的差距。"热木星"是一种舒适的短轨道行星，占系外行星发现的大多数。团队成员、麻省理工学院卡弗里天体物理学和空间研究所技术人员凯瑟琳-赫塞（KatharineHesse）说："这些周期较长的系统是一个相对未被探索的范围。我们正试图找出我们的太阳系与我们发现的其他太阳系的比较，我们确实需要这些更边缘的例子来更好地理解这种比较。因为我们发现的很多系统看起来都不像我们的太阳系。"赫塞和她的同事们，包括第一作者、新墨西哥大学（UNM）研究生伊斯梅尔-米列斯（IsmaelMireles），于8月30日在《天体物理学期刊通讯》（AstrophysicalJournalLetters）上发表了他们的研究成果。TESS如何运行TESS监测最近的恒星，寻找系外行星的迹象，方法是对准一片天空，连续30天测量该区域恒星的亮度，然后再转向下一片天空。科学家们使用"管道"或算法搜索，对测量结果进行梳理，寻找可能由行星从恒星前方经过造成的亮度下降。2020年，一条管道发现了一颗恒星可能从北部天空的天龙座附近经过。这颗恒星被归类为TOI-4600（TESS感兴趣的天体）。TESS单次凌日行星候选者工作组对最初的凌日进行了详细研究，该工作组由麻省理工学院、UNM大学和其他地方的科学家组成，他们在单次凌日事件中寻找长周期行星的迹象。赫塞指出："对于像TESS这样的任务来说，它只能对天空中的每个区域进行30天的观测，你确实需要增加观测次数，才能获得足够的数据来发现轨道长于一个月的行星。"研究小组在TESS数据的其他区域寻找这颗恒星，最终又发现了三次与第一次类似的凌日。从这四次凌日中，科学家们可以确定，凌日源是一颗行星--TOI-4600b，其轨道相对较长，为82天。研究小组还发现了第五次凌日，但与其他信号不同步。他们想知道这次凌日会不会是另一颗恒星暂时遮挡了第一颗恒星？或者是第二颗绕行行星？发现巨行星2021年，当米雷莱斯加入研究小组后，他接手了研究小组的工作，从TESS上寻找更多的观测数据，以解释最后一次令人费解的凌日现象。米雷莱斯回忆说："每下来一个数据扇区，我都会看看是否有第二次凌日，前五个扇区都没有。然后，在去年7月，我们看到了一些东西。"实际上，他们看到了两件事情：一次凌日出现在同一个82天的周期内，这进一步证实了一颗长期运行的行星的存在；第二次凌日是在前一次不同步的凌日964天后被探测到的。后两次凌日的深度或变暗的光量相似，这表明这两次凌日都是由一个天体产生的，该天体每964天或每482天绕恒星运行一次。研究小组推断，毕竟TESS根本就没有朝恒星的方向观测，因此无法捕捉到行星在482天时穿越恒星。研究小组使用一个模型模拟了行星在两种轨道周期下的情况，得出的结论是482天的轨道更有可能。为了进一步确认他们已经发现了两颗长周期行星，研究人员使用多台地面望远镜对这颗恒星进行了重点观测。这些观测结果帮助研究小组排除了假阳性的情况，比如第二颗恒星使主星黯然失色。最后，他们得出结论，这颗恒星确实拥有两颗长周期行星：TOI-4600b是一颗温暖的、类似木星的巨行星；TOI-4600c是一颗结霜的、更冰冷的巨行星，也是迄今为止TESS探测到的周期最长的行星。"我们在一个系统中看到两颗巨行星是比较罕见的。我们习惯于看到靠近恒星的热木星，通常不会发现它们的伴星，更不用说巨型伴星了。这个系统的构造比较独特。"两颗行星之间的距离与水星和火星之间的距离差不多，这意味着该系统中可能还有其他行星。"我们想看看是否有更多行星的证据，"Mireles说。我们想看看是否有证据表明存在更多的行星，"Mireles说，"潜在的行星肯定有很大的空间，要么在更近的地方，要么在更远的地方。我们的研究表明，TESS既能发现暖木星，也能发现冷木星。"...PC版：https://www.cnbeta.com.tw/articles/soft/1381069.htm手机版：https://m.cnbeta.com.tw/view/1381069.htm

系外行星大气首现稀有元素铽

系外行星大气首现稀有元素铽KELT-9b是银河系内最热的系外行星，围绕一颗遥远的恒星运行，距离地球约670光年。该天体的平均温度高达惊人的4000℃，自2016年被发现以来，一直令全球天文学家深深着迷。最新研究负责人、隆德大学天体物理学博士生尼古拉斯·博尔萨托表示，他们开发出了一种新方法，可获得有关行星更详细的信息。利用这种方法，他们发现了7种元素，包括稀有元素铽，科学家们此前从未在任何系外行星的大气层中发现过这种元素。博尔萨托说，在系外行星的大气层中发现铽令人惊讶，对这些行星了解越多，未来找到“地球2.0”的机会就越大。系外行星是指位于太阳系外的其他恒星系中的行星。1995年，科学家探测到第一颗围绕类日恒星的系外行星，迄今已经记录了5000多颗系外行星，他们希望能从这些行星中探测到生命的存在。...PC版：https://www.cnbeta.com.tw/articles/soft/1357273.htm手机版：https://m.cnbeta.com.tw/view/1357273.htm

外星雾霾揭示遥远系外行星含水量的秘密

外星雾霾揭示遥远系外行星含水量的秘密两颗拥有朦胧大气层的富含水的系外行星示意图。图片来源：RobertoMolarCandanosa/JohnsHopkins大学系外行星研究的新工具这项研究为研究系外行星大气化学提供了新工具，并将帮助科学家模拟系外行星水的形成和演化过程，这些发现可能有助于寻找太阳系外的生命。"最重要的问题是太阳系外是否存在生命，但要回答这样的问题，需要对所有不同类型的行星，特别是有大量水的行星，进行非常详细的建模，"合著者、约翰-霍普金斯大学地球与行星科学副教授萨拉-霍斯特（SarahHörst）说。"这一直是一个巨大的挑战，因为我们没有足够的实验室工作来完成这项工作，所以我们正试图利用这些新的实验室技术，从我们正在使用的所有这些大型花式望远镜获取的数据中获得更多信息。"研究小组于11月27日在《自然-天文学》（NatureAstronomy）杂志上发表了他们的研究成果。研究人员说，一颗行星的大气层是否含有霾或其他粒子，对全球温度、星光入射水平以及其他可能阻碍或促进生物活动的因素有着显著影响。小组在霍斯特实验室的一个专门设计的密室中进行了实验。霍斯特说，他们首次确定了太阳系外的水行星中能形成多少雾霾。雾霾由悬浮在气体中的固体颗粒组成，它会改变光线与气体相互作用的方式。不同程度和种类的雾霾会影响粒子在大气中的传播方式，从而改变科学家用望远镜探测到的遥远行星的情况。系外行星观测面临的挑战"当我们试图观测一颗行星是否适合居住时，水是我们首先要寻找的东西，而且已经在系外行星大气中观测到了令人兴奋的水。但我们的实验和建模表明，这些行星很可能还含有雾霾，"约翰-霍普金斯大学领导这项研究的行星科学家何超说。"这种雾霾确实使我们的观测变得复杂，因为它遮蔽了我们对系外行星大气化学和分子特征的观察"。科学家用望远镜研究系外行星，观察光线如何穿过大气层，发现大气气体如何吸收不同色调或波长的光线。扭曲的观测结果会导致对空气中重要物质（如水和甲烷）的含量以及大气中颗粒物的类型和水平的误判。霍斯特说，这种误读会损害科学家对全球温度、大气厚度和其他行星状况的结论。模拟系外行星大气层研究小组调制了两种气体混合物，其中含有水蒸气和其他假定系外行星常见的化合物。他们用紫外线照射这些混合物，模拟恒星发出的光如何引发产生雾粒的化学反应。然后，他们测量了雾霾粒子对光的吸收和反射程度，以了解它们如何与大气中的光相互作用。与之前的研究相比，新数据更准确地匹配了一颗被研究得很透彻的系外行星GJ1214b的化学特征，证明了不同光学性质的雾霾会导致对行星大气层的误读。未来研究方向外星大气可能与太阳系的大气截然不同，Hörst补充说，目前已确认的系外行星有5000多颗，它们的大气化学成分各不相同。研究小组目前正在努力创造更多实验室制造的雾霾"类似物"，其气体混合物能更准确地反映他们在望远镜中看到的情况。霍斯特说："人们在对这些大气层进行建模时，将能够利用这些数据来了解大气层和行星表面的温度，是否存在云层，云层有多高，云层是由什么构成的，或者风速有多快。所有这些事情都能帮助我们真正把注意力集中在特定的行星上，使我们的实验独一无二，而不是在试图了解全局时只是进行一般化的测试。"...PC版：https://www.cnbeta.com.tw/articles/soft/1400373.htm手机版：https://m.cnbeta.com.tw/view/1400373.htm

NASA揭开系外行星神秘变小之谜

NASA揭开系外行星神秘变小之谜一项新的研究可以解释介于超级地球和亚海王星之间的"失踪"系外行星。一些系外行星似乎正在失去它们的大气层并逐渐缩小。在一项利用美国宇航局退役的开普勒太空望远镜进行的新研究中，天文学家发现了可能原因的证据：这些行星的核心正在由内而外地挤走它们的大气层。系外行星的大小差距系外行星（太阳系外的行星）有各种各样的大小，从小型岩石行星到巨大的气态巨行星。介于两者之间的是岩石质地的超级地球和具有浮肿大气层的较大的亚海王星。但是，科学家们一直在努力更好地了解那些大小介于地球1.5倍到2倍之间（或者介于超级地球和亚海王星之间）的行星，但其中有一个明显的缺失--"大小差距"。Caltech/IPAC研究科学家杰西-克里斯蒂安森（JessieChristiansen）说："科学家们现在已经确认探测到了5000多颗系外行星，但是直径在地球1.5倍到2倍之间的行星比预期的要少。系外行星科学家现在有足够的数据来说明这种差距并非侥幸。有什么东西在阻碍行星达到和/或保持这种大小"。这幅艺术家的概念图展示了亚海王星系外行星TOI-421b可能的样子。在一项新的研究中，科学家们发现了新的证据，表明这类行星是如何失去大气层的。图片来源：NASA、ESA、CSA和D.Player(STScI)研究人员认为，这种差距可以用某些亚海王星随着时间的推移而失去大气层来解释。如果行星没有足够的质量，也就是没有足够的引力来维持其大气层，就会出现这种损失。因此，质量不够大的亚海王星会缩小到与超级地球差不多大小，从而在两种大小的行星之间留下了差距。但这些行星究竟是如何失去大气层的，一直是个谜。科学家们已经确定了两种可能的机制：一种叫做核心动力质量损失；另一种叫做光蒸发。这项研究发现了支持第一种机制的新证据。这段视频解释了系外行星或太阳系外行星主要类型之间的区别。资料来源：NASA/JPL-加州理工学院解开谜团克里斯蒂安森说："当行星炙热内核发出的辐射随着时间推移将大气层推离行星时，就会发生由内核驱动的质量损失。行星间隙的另一个主要解释是光蒸发，即行星的大气层基本上被其主恒星的热辐射吹散。在这种情况下，来自恒星的高能辐射就像吹风机吹在冰块上一样。""光蒸发被认为发生在行星最初的一亿年里，而由核心驱动的质量损失被认为发生得更晚--接近行星生命的10亿年。但无论是哪种机制，如果没有足够的质量，你就无法坚持下去，你就会失去大气层并缩小，"克里斯蒂安森补充道。这张信息图详细介绍了系外行星的主要类型。科学家们一直致力于更好地理解介于超级地球和次海王星之间的行星的"大小差距"或明显缺失。资料来源：NASA/JPL-加州理工学院通过观测发现证据在这项研究中，奇斯蒂安森和她的合著者使用了美国宇航局开普勒太空望远镜扩展任务K2的数据，观察了年龄在6亿到8亿年之间的Praesepe星团和Hyades星团。由于一般认为行星的年龄与其宿主恒星的年龄相同，因此该星系中的亚海王星已经过了可能发生光气蒸发的年龄，但还没有老到经历核心动力质量损失的程度。因此，如果研究小组发现普雷塞佩和哈迪斯（Hyades）中有大量的亚海王星（与其他星团中的老恒星相比），他们就可以得出结论：光汽化并没有发生。在这种情况下，最有可能解释质量较小的亚海王星随着时间的推移会发生什么的是核心动力质量损失。在观测Praesepe星团和Hyades星团时，研究人员发现这些星团中几乎100%的恒星轨道上仍有一颗亚海王星或候选行星。从这些行星的大小来看，研究人员认为它们还保留着大气层。这幅插图描绘的是美国宇航局的系外行星猎手--开普勒太空望远镜。该机构于2018年10月30日宣布，开普勒的燃料耗尽，将在远离地球的当前安全轨道上退役。开普勒留下了2600多个系外行星发现。资料来源：美国国家航空航天局/温迪-斯坦泽尔/丹尼尔-拉特这与K2观测到的其他更古老的恒星（年龄超过8亿岁的恒星）不同，其中只有25%的恒星拥有亚海王星轨道。这些恒星更老的年龄更接近核心动力质量损失被认为发生的时间范围。根据这些观测结果，研究小组得出结论，Praesepe和Hyades不可能发生光蒸发。如果发生了，那也应该是在几亿年前，这些行星的大气层即使有也所剩无几了。这就使得核心动力质量损失成为这些行星大气层可能发生的主要解释。正在进行的研究和开普勒的遗产克里斯蒂安森的团队花了五年多的时间建立了这项研究所需的候选行星目录。但她说，这项研究远未完成，目前对光蒸发和/或核心动力质量损失的理解有可能发生变化。在有人宣布这个行星间隙之谜被彻底揭开之前，这些发现很可能还要经过未来研究的检验。这项研究是利用美国宇航局系外行星档案馆进行的，该档案馆由位于帕萨迪纳的加州理工学院根据与美国宇航局签订的合同运营，是系外行星探索计划的一部分，位于南加州的美国宇航局喷气推进实验室。喷气推进实验室是加州理工学院的一个分部。...PC版：https://www.cnbeta.com.tw/articles/soft/1397987.htm手机版：https://m.cnbeta.com.tw/view/1397987.htm