附近的地球大小的行星更加神秘。

最近的兩篇科學論文報告了美國宇航局詹姆斯·韋伯太空望遠鏡對 TRAPPIST-1 系統的首次詳細觀測。這些研究發表在 天體物理學期刊通訊它來自一個研究小組，其中包括亞利桑那大學月球與行星實驗室的蘇克里特·蘭詹 (Sukrit Ranjan)。作者仔細檢查了收集到的數據，並描述了 TRAPPIST-1e 的大氣層和表面的幾種可能性。

然而，第三條鼓勵克制。蘭詹認為，雖然早期的發現令人鼓舞，並且代表著在了解最近的類地系外行星之一方面向前邁出了重要一步，但仍需要更明確的證據。他特別呼籲進行更嚴格的研究來測試TRAPPIST-1e是否真的有大氣層。詹姆斯·韋伯看到的最初的甲烷跡象真的來自行星嗎？相反，它來自它的恆星。

離家很近的緊湊型行星系統

TRAPPIST系統得名於一項調查，該調查首次確定了“行星際和凌日微型望遠鏡項目”。這個行星家族距離地球約39光年，可以被認為是我們太陽系的微型版本。這是因為恆星和七顆行星將舒適地位於水星軌道內。那裡的歲月過得很快，每顆特拉普派行星在短短幾個地球日內就完成了繞其恆星的軌道。

“TRAPPIST-1e 的基本論點是，如果它有大氣層，它就適合居住，”LPL 助理教授 Ranjan 說。 “但現在第一個問題必須是，‘大氣層真的存在嗎？’”

韋伯如何找到氣氛？

為了研究這些問題，當 TRAPPIST-1e 從恆星前方經過時，研究小組使用詹姆斯·韋伯太空望遠鏡強大的近紅外光譜儀 (NIRSpec) 將儀器指向 TRAPPIST 系統。在運動過程中，一些恆星光穿過行星周圍的任何大氣層，一些波長被吸收。通過測量經過過濾的星光，天文學家可以推斷出存在哪些氣體。在幾次凌日過程中重複這個過程將逐漸使地球大氣層中的化學圖像更加清晰。

在 TRAPPIST-1e 的四次凌日期間，研究小組觀察到微弱的甲烷跡象。然而，TRAPPIST-1是一顆所謂的M型矮星，其大小約為太陽的十分之一，僅比木星稍大。由於這些類型的恆星具有與太陽不同的物理特性，蘭詹指出，科學家在解釋行星可能發出的信號時必須特別小心。

“太陽是一顆明亮的黃矮星，而 TRAPPIST-1 是一顆極冷的紅矮星。這意味著它比我們的太陽小得多、冷得多、暗得多，”他解釋道。它的溫度足夠低，足以讓氣體分子保留在大氣中。我們已經報告了甲烷的痕跡，但問題是，‘甲烷是否源自行星大氣層或其宿主恆星中的分子？ ’”

調查甲烷之謎

為了探索這個問題，Ranjan 和他的同事為 TRAPPIST-1e 創建了一個可能的大氣模型，重點關注甲烷豐富的情況。然後他們根據韋伯的數據計算了每種情況下的機率。在最有可能的測試場景中，TRAPPIST-1e 看起來與泰坦大致相似。然而，土星富含甲烷的衛星分析表明，這種情況的可能性極小。

根據我們的最新研究，我們認為之前報導的大氣層的初步暗示很可能是“恆星發出了更多‘噪音’，”蘭詹說。然而，這並不意味著 TRAPPIST-1e 沒有大氣層。我們只是需要更多信息。 ”

蘭詹還強調，儘管擁有出色的能力，但詹姆斯·韋伯太空望遠鏡並不是以地球大小的小型系外行星作為主要目標而建造的。

“它是在我們知道這樣一個世界存在之前很久就設計出來的。我們很幸運能夠研究它，”他說。 “只有少數地球大小的行星能夠如此詳細地測量其大氣層的成分。”

即將到來的新任務和技術

未來的觀察可能有助於解決不確定性。一項有希望的努力是 NASA 的潘多拉任務，這是一顆小型衛星，目前正在開發中，計劃於 2026 年初發射。潘多拉任務由阿爾伯塔大學斯圖爾特天文台天文學和行星科學教授 Daniel Apai 領導，專門研究系外行星及其宿主恆星的大氣層。該航天器將在行星凌日之前、期間和之後追踪具有潛在宜居行星的恆星。提高科學家將恆星效應與真實大氣信號分開的能力。

與此同時，TRAPPIST-1e研究團隊正在開展一個更大的觀測項目。並使用新的分析方法，這可能最終揭示地球是否有大氣層。主要方法稱為雙重傳輸。在這種方法中，天文學家在TRAPPIST-1e和TRAPPIST-1b（系統最裡面的無空氣行星）同時穿過恆星表面時觀察恆星

“這些調查將使我們能夠將地球正在做的事情與地球大氣層中正在發生的事情分開。是否應該存在？”蘭詹說。