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天文學家在一個距離我們129光年的外星行星的大氣層中發現了水蒸氣和一氧化碳，但沒有發現甲烷。
這顆恆星名為HR 8799，是第一個在2008年被直接成像的太陽系外行星系統的中心。這顆恆星至少有四個氣體巨行星圍繞其執行。其中一顆行星HR 8799c是木星的七倍大，其軌道距離恆星的距離大致相當於我們太陽系中冥王星與太陽的距離。由於其遙遠的軌道，HR 8799c的光線可以與恆星區分開來。
擁有來自行星本身的光線意味著天文學家可以前所未有地詳細觀察行星的大氣層。
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來自加拿大多倫多大學鄧拉普天文學和天體物理研究所的奎因·科諾帕基和她的同事使用夏威夷的凱克望遠鏡之一，對該行星的光線進行了迄今為止最詳細的觀察。然後，他們對資料進行分析，以獲取這顆遙遠行星大氣層的化學成分。 這些資料來自5.5小時的觀測，由33次十分鐘的曝光組成。
該今天發表的《科學》論文的第二作者，來自美國亞利桑那州弗拉格斯塔夫的洛厄爾天文臺的特拉維斯·巴曼說，一氧化碳和水都具有“非常獨特的化學指紋”。巴曼在一次新聞電話會議上說：“我們在許多其他物體中都見過它，它具有非常容易識別的模式。” “因此，在我們的資料中，它很容易被看到。”
但是研究人員沒有在該行星的大氣層中發現甲烷。“事實上，我們在這個足夠冷以允許甲烷存在的物體中看到了 一氧化碳而沒有看到甲烷，這告訴我們大氣層的混合相對有效，”巴曼說。
該行星系統很年輕，估計有3000萬年的歷史。科諾帕基和她的同事發現，HR 8799c的溫度可能高達1000攝氏度，其重力約為地球的10倍。
今天宣佈的結果使天文學家能夠了解該行星系統的形成方式。目前有兩種競爭性的情景。要麼行星是以自上而下的方式形成，即由於引力，塵埃和恆星物質的圓盤坍塌，要麼它們是以自下而上的方式形成，即氣體在行星核心上緩慢積聚。
HR 8799c的大氣層表明它是從自下而上的方式形成的，來自一個含有大量冰的碎片盤，這些冰導致了今天大氣中的水。冰和塵埃會聚集在一起形成行星的核心，一旦它足夠大，氣體就會開始圍繞核心，形成包裹著類似木星的行星的深厚大氣層。
科諾帕基說：“一旦這個核心增大到大約地球的10倍大，它就具有足夠的引力開始吸引圓盤中的氣體，最終它獲得了足夠的氣體，形成了我們今天看到和觀察到的這個巨大的氣體大氣層。”
現在已知近一千顆系外行星，僅美國國家航空航天局的開普勒任務就發現了近三千顆系外行星候選者。但是HR 8799及其行星是我們直接看到的少數幾個太陽系外行星系統之一。大多數系外行星是透過間接方法發現的。例如，開普勒透過尋找行星宿主恆星的亮度下降來檢測行星。
隨著時間的推移，像科諾帕基和她的同事在這裡所做的那樣，直接探測其他系外行星的大氣層將使天文學家獲得更多關於太陽系以外的條件的資訊。 巴曼說：“每次我們能夠將系外行星的光線分成更小的增量時，我們都會更多地瞭解行星的大氣層、成分和其他基本特性。”