科学家通过詹姆斯·韦伯太空望远镜发现系外行星存在二氧化碳的证据

科学家通过詹姆斯·韦伯太空望远镜发现系外行星存在二氧化碳的证据8月26日消息，最近天文学家利用美国国家航空航天局（NASA）的詹姆斯·韦伯太空望远镜探测到太阳系外存在二氧化碳的证据。天文学家的研究目标是一颗名为WASP-39b的气态巨行星，距离地球700光年，围绕着一颗类日恒星运行。据悉，WASP-39b表面的温度始终维持在900摄氏度左右。虽然天文学家早在2011年就发现了这颗气态巨行星，但韦伯太空望远镜上高灵敏度的红外探测仪器让研究人员得以对WASP-39b进行详细分析，第一次探测到这颗气态巨行星大气中存在二氧化碳。为更好地了解系外行星，研究人员用太空望远镜来测量系外行星大气的化学组成成分。大气中的分子会造成某些特征波长的光线被吸收，因此研究人员通过观察恒星发出的光如何被WASP-39b的大气层过滤来进行深入分析，根据这些特征波长来检测行星大气中关键气体组成成分。7月10日，天文学家利用韦伯太空望远镜搭载的NIRSpec近红外光谱仪来检测WASP-39b大气中的气体和化学物质。行星科学家、凌日系外行星小组成员扎法尔·鲁斯坦库洛夫（ZafarRustamkulov）表示：“当看到数据那一刻，明显的二氧化碳特征就吸引了我的注意力。”“这是一个特殊的时刻，跨越了系外行星科学的一个重要门槛。”凌日系外行星研究小组负责人、天文学家娜塔莉·巴塔利亚（NatalieBatalha）则表示：“在WASP-39b上探测到如此清晰的二氧化碳信号，预示着我们在检测较小类地行星的大气时会有更多收获。”二氧化碳与地球上的生命有关。天文学家在寻找遥远世界的生命时，通常会寻找能维持生命存续的基本组成成分，比如液态水、源源不断的能源、碳和其他元素。当NASA在7月12日公布第一批韦伯太空望远镜拍摄的图像数据时，其中就包括显示WASP-39b系外行星大气中存在水的数据，以及行星上有云和雾的证据。韦伯太空望远镜上搭载的设备能对遥远行星大气层进行深入观测，因此天文学家将会有更多发现。康奈尔大学天文学教授、卡尔·萨根研究所所长丽莎·卡尔滕格（LisaKaltenegger）表示，“有了詹姆斯·韦伯太空望远镜，我们可以探索其他世界大气的化学组成或许其中有我们只能用生命来解释的迹象。”“这是我们探索宇宙的神奇时刻，”卡尔滕格补充道，“我们是宇宙中唯一存在生命的行星吗？这台神奇的太空望远镜堪称是第一个能收集足够光的工具，让我们得以开始解决这个基本问题。”...PC版：https://www.cnbeta.com/articles/soft/1308789.htm手机版：https://m.cnbeta.com/view/1308789.htm

韦伯太空望远镜探测到系外行星 K2-18b 上的关键分子

韦伯太空望远镜探测到系外行星K2-18b上的关键分子这幅艺术家的概念图展示了根据科学数据绘制的系外行星K2-18b的样子。K2-18b是一颗系外行星，质量是地球的8.6倍，它围绕着位于宜居带的冷矮星K2-18运行，距离地球120光年。美国国家航空航天局的詹姆斯-韦伯太空望远镜对K2-18b进行了一项新的调查，发现了包括甲烷和二氧化碳在内的含碳分子的存在。甲烷和二氧化碳的大量存在以及氨的缺乏支持了这样一种假设，即在K2-18b的富氢大气层下可能存在一个水海洋。美国国家航空航天局哈勃太空望远镜的观测首次揭示了这颗宜居带系外行星的大气特性，随后的进一步研究改变了我们对该系统的认识。K2-18b围绕着位于宜居带的冷矮星K2-18运行，距离地球120光年，位于狮子座。K2-18b等系外行星的大小介于地球和海王星之间，与太阳系中的任何行星都不同。由于附近没有类似的行星，因此人们对这些"亚海王星"的了解甚少，天文学家们对其大气层的性质也争论不休。亚海王星K2-18b可能是一颗水洋系外行星的说法令人好奇，因为一些天文学家认为，这些世界是寻找系外行星生命证据的理想环境。用韦伯的近红外成像仪和无缝摄谱仪（NIRISS）以及近红外摄谱仪（NIRSpec）获得的K2-18b的光谱显示，这颗系外行星的大气层中含有大量甲烷和二氧化碳，还可能探测到一种叫做二甲基硫醚（DMS）的分子。K2-18b的质量是地球的8.6倍，围绕位于宜居带的冷矮星K2-18运行，距离地球120光年。资料来源：NASA、ESA、CSA、RalfCrawford（STScI）、JosephOlmsted（STScI）、NikkuMadhusudhan（IoA）剑桥大学天文学家、公布这些结果的论文的第一作者尼库-马德胡苏丹解释说："我们的发现强调了在寻找其他地方的生命时考虑各种宜居环境的重要性。传统上，在系外行星上寻找生命的工作主要集中在较小的岩石行星上，但较大的海王星世界明显更有利于大气观测"。甲烷和二氧化碳含量丰富，而氨含量不足，这支持了在K2-18b的富氢大气层下可能存在水海洋的假设。在地球上，只有生命才会产生这种物质。地球大气中的大部分DMS是由海洋环境中的浮游植物释放的。DMS的推断不太可靠，需要进一步验证。"即将进行的韦伯观测应该能够证实K2-18b的大气中是否确实存在大量的DMS，"Madhusudhan解释说。虽然K2-18b位于宜居带，而且现在已知它蕴藏着含碳分子，但这并不一定意味着这颗行星能够孕育生命。这颗行星的体积很大，半径是地球半径的2.6倍，这意味着行星内部很可能含有大量的高压冰幔，就像海王星一样，但是富氢大气层和海洋表面较薄。据预测，海洋世界将拥有水的海洋。不过，也有可能海洋温度过高，不适合居住，或者是液态的。卡迪夫大学的苏巴吉特-萨卡尔（SubhajitSarkar）解释说："虽然太阳系中不存在这种行星，但亚海王星是迄今为止银河系中最常见的行星类型。我们获得了宜居带亚海王星迄今为止最详细的光谱，这使我们能够计算出其大气层中存在的分子"。描述像K2-18b这样的系外行星的大气层--即确定其气体和物理条件--是天文学中一个非常活跃的领域。然而，这些行星在体积大得多的母恒星的耀眼光芒下显得黯然失色，这使得探索系外行星大气层变得尤为具有挑战性。研究小组通过分析K2-18b母恒星穿过系外行星大气层时发出的光线，避开了这一挑战。K2-18b是一颗凌日系外行星，这意味着当它穿过母恒星表面时，我们可以探测到亮度的下降。2015年，NASA的K2任务就是这样首次发现这颗系外行星的。这意味着在凌日过程中，极小一部分星光会穿过系外行星的大气层，然后到达韦伯望远镜这样的望远镜。星光穿过系外行星大气层时会留下痕迹，天文学家可以将这些痕迹拼凑起来，从而确定系外行星大气层中的气体。詹姆斯-韦伯的能力和未来研究"这一结果之所以能够实现，是因为韦伯望远镜的波长范围扩大，灵敏度空前，只需两次凌日就能对光谱特征进行强有力的探测，"马德胡苏丹说。"相比之下，用韦伯望远镜进行的一次凌日观测与用哈勃望远镜在相对较窄的波长范围内进行的八次观测（历时数年）的精度相当。剑桥大学的SavvasConstantinou解释说："这些结果仅仅是对K2-18b进行两次观测的结果，还有更多的观测结果正在进行中。这意味着我们在这里的工作只是韦伯能观测到的宜居带系外行星的早期展示。"研究小组的研究成果已被接受发表在《天体物理学杂志通讯》上。研究小组现在打算利用望远镜的中红外光谱仪（MIRI）进行后续研究，他们希望这将进一步验证他们的发现，并为K2-18b的环境条件提供新的见解。"我们的最终目标是在宜居系外行星上发现生命，这将改变我们对我们在宇宙中的位置的认识，"马德胡苏丹总结道。"在这一探索过程中，我们的发现是朝着更深入地了解水星世界迈出的充满希望的一步。"美国国家航空航天局的詹姆斯-韦伯太空望远镜是世界上最重要的太空科学观测站。它正在揭开太阳系的神秘面纱，眺望其他恒星周围的遥远世界，探索宇宙的神秘结构和起源以及我们在宇宙中的位置。韦伯望远镜是一项国际计划，由美国国家航空航天局（NASA）领导，其合作伙伴包括欧洲航天局（ESA）和加拿大航天局（CanadianSpaceAgency）。...PC版：https://www.cnbeta.com.tw/articles/soft/1383333.htm手机版：https://m.cnbeta.com.tw/view/1383333.htm

詹姆斯·韦伯望远镜可能在岩质行星的大气层中探测到了水蒸气

詹姆斯·韦伯望远镜可能在岩质行星的大气层中探测到了水蒸气该望远镜强大的红外线眼睛可以分析遥远世界的大气成分，寻找有利于生命的特定元素或其他可能是生命存在的直接证据。水蒸气是可居住性的一个关键组成部分，虽然JWST以前在系外行星的大气层中检测到了水蒸气，但它只在类似木星的气态巨行星中检测到过，然而这些巨行星没有固体表面来（实际上）支持生命。但是现在，或许该望远镜已经在一颗类似地球的岩石系外行星的大气中探测到了水蒸气。这颗行星位于大约26光年之外，被称为GJ486b，是一颗超级地球，比我们的母星宽约30%，质量大三倍。但是在你收拾行李之前，值得注意的是，那里的重力会更强，它离它的主星如此之近，表面温度约为430℃（800°F），而且它被潮汐锁定，所以在那里居住，就必须在永久的白天或黑夜之间做出选择。适居性可能不在考虑之列，但是在GJ486b的大气层中探测到水蒸气仍然是一件大事。这不仅将是有史以来第一次直接探测到岩质系外行星周围的大气层，而且还将表明，这些非常热的世界尽管受到来自其宿主恒星的辐射的打击，但仍能保持其大气层，这本身就会对其他潜在的宜居行星产生重大影响。JWST在GJ486b上检测到了似乎是水蒸气的物质。当这颗行星穿过恒星的表面时，光线穿过大气层并产生一个信号，天文学家可以通过分析来计算出其中的元素。在观察了其中两个事件，并通过三种不同的方法分析数据后，该小组确定了一个似乎是水蒸气的信号。将韦伯的数据与星斑或系外行星大气层中的水蒸气模型进行比较的图表NASA,ESA,CSA,JosephOlmsted(STSCI)然而，有一个问题。该团队不能排除水蒸气信号实际上是来自恒星本身。星斑比恒星表面的其他部分要冷得多，可能是水蒸气的所在地，包括我们自己的太阳。这可能会产生一个假结果。该研究的共同作者RyanMacDonald说："我们没有观察到行星在过境期间穿过任何星斑的证据。但这并不意味着该恒星上的其他地方没有斑点。而这正是将这种水信号印入数据的物理情景，并可能最终看起来像一个行星大气层。"值得庆幸的是，韦伯有办法进行检查。它的其他仪器可以在较短的红外波长下研究该行星，以更好地确定信号来自何处，并弄清该行星是否有大气层。例如，在即将进行的一项任务中，中红外仪器（MIDI）将被用来寻找这个星球上最热的地方。如果没有大气层，这个点应该就在白天的中心位置，但是如果有大气层，热量将能够循环，最热的点将在其他地方。无论怎样，这都是一个值得关注的世界。这项研究将发表在《天体物理学杂志通讯》（PDF）上：https://stsci-opo.org/STScI-01GXR8V0YG4Q7KDM0GZC8ATBEP.pdf...PC版：https://www.cnbeta.com.tw/articles/soft/1357773.htm手机版：https://m.cnbeta.com.tw/view/1357773.htm

韦伯望远镜在遥远行星上意外发现二氧化硫雾气的存在

韦伯望远镜在遥远行星上意外发现二氧化硫雾气的存在在气态系外行星GJ3470b上发现的充满硫磺的大气层（如图所示，围绕其位于巨蟹座的恒星运行）可以帮助研究人员弄清它（以及类似行星）是如何形成的。图片来源：威斯康星大学麦迪逊分校天文学家是在2012年发现这颗名为GJ3470b的行星的，当时这颗行星的影子穿过了它所环绕的恒星。GJ3470b位于巨蟹座，大小约为海王星的一半，质量是地球的10倍。在这期间的几年里，研究人员利用哈勃和斯皮策太空望远镜收集了关于这颗行星的数据，并在最近利用詹姆斯-韦伯太空望远镜进行的一对观测中达到了顶峰。太阳系外的行星（系外行星）如GJ3470b是研究人员想知道行星是如何产生的有趣课题。理想情况下，天文学家会捕捉到恒星发出的光线，这些光线会穿过行星大气层的边缘。这样，他们就可以对光的成分或光谱进行测量，读出大气层中有趣的分子所特有的尖峰和凹点。托马斯-比蒂是威斯康星大学麦迪逊分校天文学助理教授。资料来源：威斯康星大学麦迪逊分校二氧化硫罕见的发现威斯康星大学麦迪逊分校天文学教授托马斯-比蒂说："问题是，每个人在观察这些行星时，通常都会看到平直的线条。但是当我们观察这颗行星时，我们真的没有看到一条平线。"他们看到了水、二氧化碳、甲烷和二氧化硫的证据，比蒂今天在麦迪逊举行的美国天文学会第244次会议上介绍了这些发现，他不久将与来自亚利桑那州立大学、亚利桑那大学、美国国家航空航天局艾姆斯研究中心和其他组织的合著者一起在《天体物理学期刊通讯》上发表这些发现。GJ3470b是最轻、最冷（平均温度仅为325摄氏度，即华氏600多度）、含有二氧化硫的系外行星。当来自附近恒星的辐射将硫化氢的成分炸得四分五裂时，硫化氢就会开始寻找新的分子伙伴。比蒂说："我们没想到会在这么小的行星上看到二氧化硫，在我们意想不到的地方看到这种新分子令人兴奋，因为它为我们提供了一种新的方法来弄清这些行星是如何形成的，小行星尤其有趣，因为它们的组成确实取决于行星形成过程的发生方式。"比蒂在加入华大麦迪逊分校教师队伍之前曾担任詹姆斯-韦伯太空望远镜的仪器科学家。行星形成过程了解这一过程是比蒂研究的重点之一。这就有点像偷窥面包师傅，只在他们开始工作的时候偷窥，快到吃甜点的时候再偷窥。他说："在我们的桌子上，摆放着制作蛋糕的所有原料，以及蛋糕成品。现在，我们能否通过测量蛋糕中的成分，找出配方，即把原材料变成最终产品的步骤呢？"像比蒂这样的天文学家希望他们能够做到这一点：通过观察系外行星中的成分，找出行星形成的秘诀。在像GJ3470b这样小的行星中发现二氧化硫，让我们在行星形成成分表上又多了一项重要内容。独特的轨道和迁徙历史在GJ3470b的情况中，还有其他一些有趣的特征，可能有助于完善这一配方。这颗行星围绕恒星运行的轨道几乎越过了恒星的两极，也就是说，它的运行轨迹与系统中行星的预期运行轨迹成90度角。它离恒星的距离也出奇地近，近到恒星发出的光将GJ3470b的大量大气层吹向太空。这颗行星自形成以来可能已经失去了大约40%的质量。这个近在咫尺的偏离轨道表明，GJ3470b曾经在其星系中的某个地方，在某个时刻，这颗行星与另一颗行星的引力纠缠在一起，被拉入了一条新的轨道，最终在另一个邻近地区安家落户。比蒂说："导致这种极地轨道的迁移历史以及所有这些质量的损失--这些都是我们通常不了解的其他系外行星目标，这些是创造这颗特殊行星的配方中的重要步骤，可以帮助我们了解像它这样的行星是如何形成的。"通过对这颗行星大气中残留成分的进一步分析，以及华大麦迪逊分校威斯康星起源研究中心那些专门研究原行星盘和迁移动力学的同事们的帮助，GJ3470b可能会帮助比蒂和其他人理解像它这样的行星是如何变得如此诱人的--至少从天文学家的角度来看是如此。这项研究得到了美国国家航空航天局（NASA）的资助。编译来源：ScitechDaily...PC版：https://www.cnbeta.com.tw/articles/soft/1434977.htm手机版：https://m.cnbeta.com.tw/view/1434977.htm

NASA韦伯望远镜首次探测到系外行星大气中的二氧化碳

NASA韦伯望远镜首次探测到系外行星大气中的二氧化碳在过去的几十年里，美国宇航局（NASA）的太空望远镜发现了成千上万颗位于太阳系之外的新行星。但是天文学家们不得不等待下一代先进的天文台来仔细观察这些系外行星，看看它们是否可能孕育着生命的组成部分。该航天局期待已久的詹姆斯·韦伯太空望远镜就是这样一个下一代望远镜。而就在其正式的科学运作的几个月里，它已经取得了新成果：首次探测到了系外行星大气层中的二氧化碳的明确证据。约翰斯·霍普金斯大学研究生、研究小组成员ZafarRustamkulov在一份声明中说：“当数据出现在我的屏幕上时，巨大的二氧化碳特征吸引了我。这是一个特殊的时刻，跨越了系外行星科学的一个重要门槛。”这一发现于周四在《自然》杂志上发表了一篇论文。韦伯的近红外光谱仪分析了穿过巨型气体行星WASP-39b大气层的星光，这是一个巨大的温暖模糊的世界。这颗行星的质量约为木星的四分之一，但直径是木星的1.3倍。分析显示，韦伯望远镜明确地检测到了二氧化碳，众所周知，二氧化碳与地球上的生命有关。虽然在WASP39b上似乎不太可能存在我们所知道的生命，那里的温度始终在1600华氏度（871摄氏度）左右，但科学家们对韦伯的能力展示感到兴奋。研究小组负责人、加州大学圣克鲁兹分校的NatalieBatalha说：“在WASP-39上探测到如此清晰的二氧化碳信号，预示着在较小的、地球大小的行星上探测大气层是个好兆头。”当然，这样的行星更像地球，因此科学家们认为其更有可能成为可以找到支持生命的条件的地方。PC版：https://www.cnbeta.com/articles/soft/1308811.htm手机版：https://m.cnbeta.com/view/1308811.htm

美国韦伯太空望远镜 首次在系外行星大气中发现二氧化碳

美国韦伯太空望远镜首次在系外行星大气中发现二氧化碳（早报讯）美国詹姆斯·韦伯太空望远镜首次在太阳系外行星大气中发现二氧化碳存在的明确证据。新华社报道，美国航天局星期四（8月25日）在一份公报中介绍，这颗名为WASP-39b的行星是一颗巨型气态行星，距离地球约700光年，其质量约为木星的四分之一，与土星相当，直径为木星的1.3倍，表面温度约900摄氏度。公报称，研究人员运用詹姆斯·韦伯太空望远镜（James Webb）搭载的近红外光谱仪（NIRSpec）观测这颗巨型气态行星。它的大气光谱数据首次提供了在太阳系外行星大气中检测到二氧化碳的清晰、详细的证据。美国航天局说，此前哈勃太空望远镜、斯皮策太空望远镜等探测器曾发现WASP-39b行星的大气中存在水蒸气、钠和钾。此次詹姆斯·韦伯太空望远镜的发现确认了这一星球上还存在二氧化碳。航天局说，了解行星的大气组成成分对于研究行星的起源和演化过程非常重要。尽管WASP-39b是一颗巨型气态行星，但这一发现表明未来詹姆斯·韦伯太空望远镜可能在更小的岩石行星的更稀薄大气中检测到二氧化碳。詹姆斯·韦伯太空望远镜由美国航天局与欧洲航天局、加拿大航天局联合研究开发，被认为是哈勃太空望远镜的“继任者”。詹姆斯·韦伯太空望远镜于2021年12月25日从法属圭亚那库鲁航天中心发射升空，今年1月24日顺利进入围绕日地系统第二拉格朗日点的运行轨道。发布：2022年8月27日4:01PM