天文學家使用詹姆斯·韋伯太空望遠鏡（JWST）證實，行星TRAPPIST-1b可能沒有大氣層。研究人員一直很興奮能夠使用這架新望遠鏡探索它及其六個兄弟行星，這些行星都大致與地球大小相當，並且圍繞一顆距離地球12秒差距（39光年）的恆星執行。該系統是研究行星上環境條件如何產生，以及它們如何變得適合生命存在的獨特實驗室。
去年11月和12月，JWST透過尋找TRAPPIST-1b輻射出的熱量來搜尋其大氣層。“你可以實際測量行星的光芒”，美國宇航局艾姆斯研究中心的天文學家托馬斯·格林說。他和他的同事於3月27日在《自然》雜誌上報告了他們的研究結果。
儘管這一發現對於那些希望存在大氣層的人來說可能令人失望，但科學家表示，這項工作展示了JWST的變革性力量，併為TRAPPIST-1系統帶來更多成果打開了大門。
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先前使用哈勃和斯皮策太空望遠鏡進行的、採用不同技術的研究表明，TRAPPIST-1b（該系統中最內側的行星）可能沒有主要由氫氣構成的大而蓬鬆的大氣層。但是研究人員無法排除它是否具有像數十億年前的地球可能擁有的稠密大氣層。
行星實驗室
JWST觀察了TRAPPIST-1的中紅外波長的光（比人眼可見的紅色紅20倍），以觀察當TRAPPIST-1b移動到恆星後面時，輻射如何變化。透過測量恆星和行星一起的亮度與單獨恆星的亮度，天文學家可以計算出有多少輻射來自行星。
如果TRAPPIST-1b有大氣層，它將重新迴圈從恆星吸收的能量，並且看起來不如格林和他的同事測量的那麼亮。觀測結果沒有揭示該行星上存在二氧化碳，而JWST本可能能夠發現二氧化碳。
TRAPPIST-1b沒有大氣層並不令人驚訝，因為它受到的輻射是地球從太陽接收到的輻射的四倍。TRAPPIST-1也受到恆星耀斑和其他活動的困擾，這些活動將輻射傳送到其行星上，可能會清除大氣層。儘管如此，理解這些條件至關重要，因為M矮星（例如TRAPPIST-1這樣的低溫、昏暗的恆星）通常有地球大小的行星繞其執行。
研究TRAPPIST-1系統的關鍵早期步驟是利用JWST的力量來了解恆星本身，馬薩諸塞州劍橋市麻省理工學院的系外行星研究員朱利安·德·威特說：“認識你的恆星”應該先於“認識你的行星”。他說，天文學家應該共同努力，使用JWST的多種技術研究TRAPPIST-1，以儘可能充分地瞭解這顆恆星。否則，研究人員將難以解釋他們在行星觀測中看到的內容，因為恆星的活動可能會汙染這些測量結果。
更多的發現肯定會到來。其他研究團隊一直在使用JWST研究TRAPPIST-1b，以及該系統中的其他行星。這包括TRAPPIST-1b的鄰居TRAPPIST-1c，這是一顆足夠靠近其恆星的行星，JWST可以研究其光芒。預計所有這些的出版物即將問世。
本文經許可轉載，最初於2023年3月27日首次發表。