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

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

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

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

第一颗被证实有大气层的行星出现了

第一颗被证实有大气层的行星出现了访问：Saily-使用eSIM实现手机全球数据漫游安全可靠源自NordVPN55Cancrie离恒星很近的艺术图。图片来源：MarkGarlick/SciencePhotoLibrary没有参与这项研究的美国麻省理工学院的行星科学家SaraSeager说，在类地行星周围发现大气层是系外行星研究的一个重要里程碑。地球稀薄的大气层对维持生命至关重要，能够发现类似类地行星上的大气层是寻找太阳系以外生命的重要一步。JWST探测到的这颗行星名为55Cancrie，它围绕着一颗12.6秒差距的类太阳恒星运行，被认为是一个超级地球。这颗比地球稍大的类地行星，半径约为地球的两倍，重量是地球的8倍多，大气层厚度约为地球半径的百分之几。55Cancrie不适合居住的另一个原因是它离恒星很近——大约是地球到太阳距离的1/65。然而，美国喷气推进实验室（JPL）的天体物理学家、论文合著者AaronBelloArufe说，它可能是研究最多的岩石行星。它对于岩石行星来说大很多，所以比太阳系外其他行星更容易研究。55Cancrie经过了充分的研究，JWST于2021年12月发射后，工程师将天文台的红外光谱仪指向它进行测试。这些仪器可以探测行星周围气体吸收星光红外波长时的化学指纹。Bello-Arufe和同事随后决定进行更深入地挖掘，以确认这颗行星是否有大气层。在最近的观测之前，天文学家已经无数次改变对55Cancrie的看法。这颗行星于2004年被发现。起初，研究人员认为它可能是一个类似木星的气态巨星的核心。但在2011年，斯皮策太空望远镜在这颗行星从其恒星前方经过时对其进行了观测发现，55Cancrie实际上比一颗气态巨星小得多，密度也大得多，是一颗岩石超级地球。几年后，研究人员注意到，对于一颗离其恒星如此之近的行星来说，55Cancrie的温度比它应有的温度低，这表明它可能有大气层。一种假设是，这颗行星是一个被超临界水分子包围的“水世界”；另一种假设是，它被一个主要由氢和氦组成的膨胀的原始大气所包围。但这些想法最终都被推翻了。JPL的行星科学家、论文合著者胡仁宇（音）说，一颗离恒星如此之近的行星会受到恒星风的轰击，很难抓住大气层中的挥发性分子。这存在两种可能性，首先，这颗行星是完全干燥的，有一层由蒸发岩石组成的超薄大气层；其次，它有一个由较重的挥发性分子组成的厚厚的大气层，这些分子不容易流失。最新数据表明，55Cancrie的大气中含有碳基气体，这指向了第二种可能。Seager说，该团队收集了大气层的真实证据，但还需要进行更多观测来确定其完整成分、存在气体的相对数量及其精确厚度。美国斯坦福大学的行星地质学家LauraSchaefer有兴趣了解55Cancrie的大气层如何与行星表面下的物质相互作用。他说，大气仍有可能被恒星风侵蚀，但岩浆海洋中岩石的融化和释放可能会补充气体。“地球可能至少经历了一个岩浆-海洋阶段，也许是几个。”Schaefer说，“拥有岩浆海洋的实际例子可以帮助我们了解太阳系的早期历史。”相关论文信息：https://doi.org/10.1038/s41586-024-07432-x...PC版：https://www.cnbeta.com.tw/articles/soft/1430271.htm手机版：https://m.cnbeta.com.tw/view/1430271.htm

天文学家发现两颗系外行星与太阳系中的任何行星都不同

天文学家发现两颗系外行星与太阳系中的任何行星都不同对一个被称为开普勒-138的行星系统的详细研究结果将于今天（12月15日）发表在《自然-天文学》杂志上。该小组由蒙特利尔大学特罗蒂尔系外行星研究所（iREx）的博士生CarolinePiaulet领导。作为BjörnBenneke研究小组的一员，Piaulet用美国宇航局的哈勃和退役的斯皮策太空望远镜观察了系外行星Kepler-138c和Kepler-138d。她发现这些行星--其大小约为地球的1.5倍--可能主要由水组成。这些行星和离这颗恒星更近的行星伴侣，开普勒-138b，此前已经被美国宇航局的开普勒太空望远镜发现。水并没有被直接探测到。然而，通过将这些行星的大小和质量与模型进行比较，他们得出结论，其体积的很大一部分应该是由比岩石轻但比氢或氦重的材料构成的（这些材料构成了像木星这样的气体巨行星的主体），水是符合这些规格的最常见的候选材料。"我们以前认为，比地球大一点的行星是由金属和岩石组成的大球，就像地球的放大版，这就是为什么我们称它们为超级地球，"Benneke解释说。"然而，现在已经有证据表明，开普勒-138c和d在性质上有很大的不同：它们整个体积中的很大一部分可能是由水组成。这是我们第一次观察到可以自信地确定为水世界的行星，这种类型的行星被天文学家理论上存在了很长时间。"c和d行星的体积是地球的三倍多，质量是地球的两倍，其密度比地球低得多。这令人惊讶，因为迄今为止被详细研究过的大多数仅比地球稍大的行星似乎都是像我们一样的岩石世界。研究人员说，与这两颗行星最接近的比较是外太阳系中的一些冰冷的卫星，它们也主要由围绕着岩石核心的水组成。"想象一下木卫二或土卫二的大版本，它们是围绕木星和土星运行的富含水的卫星，但更接近它们的恒星。开普勒-138c和d不是一个冰冷的表面，而是有一个大的水蒸气包层。"根据研究人员的说法，这些行星可能不像我们在地球上那样直接在行星的表面有海洋。"开普勒-138c和开普勒-138d大气层中的温度可能高于水的沸点，我们预计在这些行星上会有一个由蒸汽构成的厚实、密集的大气层。"Piaulet说："只有在这种蒸汽大气之下，才有可能有高压下的液态水，甚至是在高压下出现的另一种相的水，称为超临界流体。"最近，蒙特利尔大学的另一个团队发现了另一颗名为TOI-1452b的行星，它有可能被液态水海洋所覆盖，但是需要美国宇航局的詹姆斯-韦伯太空望远镜来研究其大气层并确认海洋的存在。该系统中的一颗新系外行星2014年，天文学家宣布利用美国宇航局开普勒太空望远镜的数据探测到三颗围绕开普勒-138的行星，这是一颗位于天琴座的红矮星。发现它是以行星过境为基础的--当行星在其恒星前面瞬间经过时，星光的可测量的凹陷。Benneke和他的同事，来自新墨西哥大学的DianaDragomir，提出了在2014年和2016年之间用哈勃和斯皮策太空望远镜重新观察该行星系统的想法，以捕捉开普勒-138d，该系统中的第三颗行星的更多过境，以研究其大气。尽管美国宇航局开普勒太空望远镜早期的观测只显示了围绕开普勒-138的三颗小行星的凌日，Piaulet和她的团队惊讶地发现，哈勃和斯皮策的观测表明该系统中存在第四颗行星，开普勒-138e。这颗新发现的行星很小，而且离它的恒星比其他三颗更远，需要38天才能完成一个轨道周期。这颗行星位于其恒星的宜居带，这是一个温带区域，行星从其凉爽的恒星上获得恰到好处的热量，既不会太热也不会太冷，从而允许液态水的存在。然而，这颗额外的、新发现的行星的性质仍然是一个悬而未决的问题，因为它似乎没有经过它的主星，观测这颗系外行星的过境将使天文学家能够确定其大小。现在有了开普勒-138e，以前已知的行星的质量又通过凌日时间变化法进行了测量，该方法包括跟踪行星在其恒星前凌日的精确时刻因附近其他行星的引力而发生的微小变化。研究人员还有一个惊喜：他们发现开普勒-138c和d这两个水世界是"双胞胎"行星，具有几乎相同的大小和质量，而它们以前被认为是截然不同的。另一方面，距离较近的行星开普勒-138b被证实是一颗火星质量的小行星，是迄今已知最小的系外行星之一。Benneke总结说："随着我们的仪器和技术变得足够敏感，可以发现和研究离恒星更远的行星，我们可能开始发现更多像开普勒-138c和d这样的水世界。"...PC版：https://www.cnbeta.com.tw/articles/soft/1335379.htm手机版：https://m.cnbeta.com.tw/view/1335379.htm