行星为何有大气_拭目以待！韦伯太空望远镜，将能探测到遥远系外行星的大气层！

美国航空航天局詹姆斯·韦伯太空望远镜于2021年发射时，天文学最被期待的贡献之一是系外行星的研究。 系外行星科学中最紧迫的问题之一是接近红矮星的小型岩石系外行星能否保持大气，《天体物理学》杂志发表的一系列四项研究中，天文学家小组提出了利用韦伯太空望远镜确定岩石系外行星是否有大气的新方法。 该技术是测量行星穿过恒星后面返回视线的温度的技术，远远快于透射分光法等以往的大气检测方法。

芝加哥大学雅各布·本恩是其中三篇论文的作者，韦伯太空望远镜发现岩石类行星周围大气的存在和存在很容易推测，每个行星的观测时间不到10小时。 天文学家对绕红矮星旋转的系外行星特别感兴趣，原因有很多。 这些恒星比太阳小，温度低，是银河系中最常见的恒星类型。 此外，红矮星很小，一颗行星穿过它的前面，看起来会遮挡更多的星光。 星星长大了，就像我们的太阳。

这使得绕红矮星运行的行星能够通过“凌日”技术更加容易地被检测出来。 红矮星的发热量也比太阳少很多，所以为了享受适合居住的温度，行星有必要运行在接近红矮星的轨道上。 实际上，位于容易居住的地区(恒星周围的地区，行星表面可能存在液态水)的行星轨道必须比水星到太阳的距离近得多。 因此，更频繁地通过太阳恒星，便于反复观察。 但是，靠近红矮星的行星会受到坏条件的影响。 年轻的红矮星非常活跃，巨大的火炬和等离子体爆炸。

恒星也发出带电粒子的强风，这些影响都可能冲走行星的大气，留下裸露的岩石，大气损失是行星居住性的最大生存威胁。 运行在红矮星附近的系外行星的另一个重要特征是新技术的核心。 预计会被潮汐锁住。 这意味着有永久的日侧和夜侧。 结果，我们在轨道上的不同点看到了行星的不同阶段。 通过恒星表面时，只能看到行星夜晚的面，但通过星星后面时，或者从星星后面出现时，可以看到太阳的面。

如果岩质系外行星的大气不足的话，就像月亮和水星所看到的那样，太阳一侧会变得非常热。 但是，岩石系外行星上有大气的话，预计大气的存在会降低韦伯太空望远镜测定的日侧温度。 这有两种方法。 厚大气可以用风从日向夜传热，更薄的大气可能还有云。 云反射的星光的一部分降低了地球日侧的温度。 其中两篇论文的主要作者，麻省理工大学( MIT )的丹尼尔·科尔解释说，每加入大气，阳光的温度就会下降。

所以，如果看到比裸体岩石还冷的东西，可以推测那是大气的征兆。 韦伯太空望远镜的镜面远大于其他望远镜(例如nasa哈勃或斯皮哲太空望远镜)，因此可以收集更多的光，并且可以瞄准适当的红外波长。 研究计算表明，韦伯太空望远镜应该能够通过一到两次第二天的饮食检测行星大气的热特征，只需要几个小时的观测时间。 相比之下，为了在光谱观测中检测大气，通常需要对这些相同行星进行8次以上的凌日观测。

研究通过地球大气的星光透射光谱学，可能会受到云和阴天的影响，隐藏大气分子的特征。 在这种情况下，光谱图不显示明显的吸收线，而是通过分子，几乎变平。 马里兰大学的伊莱莎·肯普顿是其中三篇论文的作者之一，他说:“如果用透射分光学得到平线，那就什么也不说了。” 平面线可能意味着宇宙中充满了没有大气的死亡行星，或者宇宙中充满了各种有趣的大气行星，在我们看来是一样的。 因为那是阴天。

没有云和阴天的系外行星的大气就像独角兽一样——我们只是还没有看到它们，也许它们也不存在。 日侧温度低于预期是重要线索，但这绝对不能证明大气的存在。 可以通过后续使用其他方法(例如透射光谱学)的研究来消除对大气存在的遗憾。 这项新技术的真正力量在于决定哪个部分的岩石系外行星有可能拥有大气。 在过去的一年中，检测出了大约十几个系外行星，成为这个方法的好候补。 韦伯太空望远镜开始运转的话，可能会发现更多的事情。

凌日系外行星调查卫星苔丝号正在寻找很多行星。 第二天的饮食方法有重要的限制。 因为天热，不能在居住地的行星上最能工作。 但是，这些热行星是否拥有大气层，对居住地的行星有着重要的影响。 热行星能维持大气的话，冷行星至少也能维持大气。 詹姆斯·韦伯宇宙望远镜于2021年发射，成为世界屈指可数的空间科学观测所。 韦伯解开太阳系的谜团，看着其他恒星周围遥远的世界，探索我们宇宙的神秘构造和起源，以及我们在宇宙中的位置。

博科园|研究/来源:美国航空航天局

参考期刊《arxiv》《天体物理学》

博科园|科学、科学、科学、科学、科学、科学