韋伯望遠鏡首次清晰呈現“蒸汽世界”證據

天文學家在太陽系外發現的 5700 顆已確認的系外行星中，有被認爲是冰世界和水世界的行星，但蒸汽世界呢？

好嘛，他們成功了。使用詹姆斯·韋伯太空望遠鏡的科學家們，這是美國國家航空航天局與其歐洲和加拿大同行的合作項目，確實在雙魚座中發現了一顆距離地球約 100 光年的類似桑拿房的行星。有人稱這是行星被溼熱籠罩的首個直接證據。

根據一項新的研究，這個潮溼的外星行星 GJ 9827 d 大約是地球的兩倍大，其大氣層幾乎完全由水汽組成。在此之前，這樣的世界在太空中只存在理論上的可能性。

“那是一個極其超現實的時刻，”在密歇根大學讀本科期間參與此項研究的埃山·勞爾在一份聲明中說道。“我們專門去尋找水世界，因爲據推測它們可能存在。如果這些是真實的，這着實會讓你好奇外面還可能存在什麼。”

這樣的蒸汽世界被認爲具有富含水的濃厚空氣，其表面沒有冰或者流動的水。這正是科學家們所想象的木星的冰衛星，像木衛二和木衛三，如果它們在靠近太陽而不是太陽系更遙遠之處運行時的模樣。

GJ 9827 d，一顆岩石質的超級地球，與它的主恆星距離極近，據估算，其表面溫度達 660 華氏度。相比之下，地球的平均表面溫度爲 59 華氏度。由於這顆系外行星熱得厲害，它的大氣層可能是氣體的混合體，既沒有云層，也沒有明顯的層次。

尋找被更重元素的保護性大氣層包裹着的類地行星這件事，一直讓天文學家們感到困惑，不過韋伯幫助科學家們找到了一些合理的候選者，比如55 Cancri e、GJ 486 b和LHS 1140 b。

蒙特利爾大學的博士生卡羅琳·皮奧萊特-戈雷耶布（Caroline Piaulet-Ghorayeb）說：“這是首個得到確認的系外行星大氣中氫並非主要成分的案例。”由皮奧萊特-戈雷耶布主導的新論文於上週在《天體物理學雜誌快報》發表。

自韋伯望遠鏡投入使用起，研究人員經常使用一種稱爲透射光譜學的技術來研究系外行星。當這些行星在其主恆星前穿過時，恆星光會在它們的大氣層中被過濾。大氣中的分子會吸收某些光的波長或顏色，因此通過將光分解成其基本部分——就像彩虹一樣——天文學家能夠檢測出哪些光段缺失，從而辨別大氣的分子構成。

研究人員利用新的韋伯數據，結合今年早些時候進行的哈勃太空望遠鏡觀測，確認了蒸汽成分。此類研究的一個常見問題是，基於像太陽上可能形成的斑點這類恆星活動，信號可能存在變化。經過仔細分析，團隊能夠排除因恆星污染而導致數據出錯的可能性。

雖然這個星球對地球上人們熟悉的大多數生命形式來說都不適合居住，但成功發現一個擁有充滿水的大氣層的類地世界意味着科學家們離找到氣候溫和的宜居星球越來越近了。

韋伯望遠鏡的科學家即將開始對太陽系外的岩石世界展開一項 大規模的研究，特別是尋找圍繞紅矮星（銀河系中最豐富的恆星類型）運行且可能有大氣的行星。據 Mashable 最先報道，該計劃已經挑選了 大約十幾個目標行星中的前兩個 進行研究。

“現在，我們終於開始深入研究這些大小介於地球和海王星之間的神秘世界到底是由什麼構成的，在我們自己的太陽系中沒有這樣的例子，”合著者瑞安·麥克唐納在一份聲明中表示。“這是未來幾年探測宜居系外行星大氣的關鍵驗證性步驟。”