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自2021年底发射以来，NASA 的詹姆斯-韦伯太空望远镜为探测太阳系外的系外行星上的生命迹象开辟了新的可能性。研究表明，詹姆斯-韦伯太空望远镜（James Webb Space Telescope）可以帮助确认位于"金发区"的系外行星上是否存在支持生命的大气层，从而提高发现地外生命的可能性。
在这一搜索过程中，最有希望的候选行星是围绕被称为M-矮星的低质量恒星运行的岩质行星，而不是气态行星。 这些恒星是宇宙中最常见的类型。 附近的一颗 M-矮星 TRAPPIST-1 距离我们约 40 光年，它有一个行星系统，我们正在对其支持生命的潜力进行密切研究。
之前的研究对TRAPPIST-1行星的宜居性提出了质疑。 研究人员发现，来自恒星的强烈紫外线辐射可能烧掉行星表面的水，使其变得干燥，并可能充满活性氧，从而阻碍生命的形成。
然而，由华盛顿大学领导、发表在《自然通讯》上的一项新研究表明，某些围绕M矮星运行的岩质行星在演化过程中的一系列过程可能会导致随着时间的推移形成稳定的大气层。
系外行星天文学目前最引人入胜的问题之一是："环绕M-矮星运行的岩质行星是否能够形成稳定的大气层？ 环绕M矮星运行的岩石行星能否维持支持生命的大气层？"第一作者、华盛顿大学地球与空间科学助理教授约书亚-克里桑森-托顿（Joshua Krissansen-Totton）说。"我们的发现让我们有理由期待，其中一些行星确实有大气层，这大大增加了这些普通行星系统支持生命的机会"。
詹姆斯-韦伯太空望远镜（James Webb Space Telescope）的灵敏度足以观测到这些行星系统中的少数几个。 目前传回的数据表明，最接近TRAPPIST-1恒星的最炙热的岩石行星确实缺乏明显的大气层。 但是这架望远镜还无法清楚地描述位于"金发区"的行星的特征，这些行星距离恒星稍远，是支持液态水和生命的最有利距离。
这项新研究模拟了一颗岩石行星从熔融形成到冷却数亿年后变成一颗固体陆地行星的过程。 结果表明，氢气或其他轻质气体最初确实逃逸到了外层空间。 但对于距离恒星较远、温度较适中的行星来说，氢还会与行星内部的氧和铁发生反应。 这就产生了水和其他更重的气体，形成了大气层，研究结果表明这种大气层是长期稳定的。
结果还显示，对于这些"金发区"行星，水很快就会从大气层中倾泻而出，从而使水不太可能逃逸。
"韦伯望远镜更容易观测到离恒星最近的高温行星，因为它们发出的热辐射更多，不会受到恒星干扰的影响。 对于这些行星，我们有一个相当明确的答案： 它们没有厚厚的大气层，"克里桑森-托顿说。"对我来说，这个结果很有趣，因为它表明温带行星可能有大气层，应该用望远镜仔细观察，特别是考虑到它们的宜居性潜力"。
韦伯望远镜尚未能观测到距离TRAPPIST-1恒星稍远的行星是否有大气层。 但如果有的话，那就意味着它们可能有地表液态水和有利于生命存在的温和气候。
克里桑森-托顿说："以我们现在拥有的望远镜、詹姆斯-韦伯望远镜和即将到来的超大型地面望远镜，我们真的只能观测极少数宜居带岩石行星的大气层--也就是TRAPPIST-1行星和其他几颗行星。鉴于人们对在其他地方寻找生命的巨大兴趣，我们的结果表明，值得投入望远镜时间，利用我们现有的技术继续研究这些系统的宜居性，而不是等待下一代更强大的望远镜。"
编译自/ScitechDaily
DOI: 10.1038/s41467-024-52642-6
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