北京
每秒220吨——大约一头成年蓝鲸的重量。这是天文学家最新观测到的、从一颗岩质行星上逃逸的氦气量。这颗名为LHS 1140b的行星距离我们仅49光年，它刚刚创下了一个里程碑：人类首次在类地岩质世界上直接探测到大气层。
这项发现由哈佛大学研究生科林·切鲁宾（现任职于芝加哥大学）领导的研究团队完成。他在哈佛期间注意到，某些较小的行星在形成初期会包裹着氢和氦的气体层。但有趣的是，当较轻的氢逐渐散失后，较重的氦却被留了下来。这引发了他的好奇心——能不能在现有的小质量行星中找到氦的痕迹？
2024年9月，研究团队利用智利的麦哲伦·克莱望远镜，对准了这颗被反复研究过的LHS 1140b。当行星从它的恒星前方经过时，望远镜捕捉到了行星上层大气的成分信息。结果令人振奋：一个清晰的氦信号出现了。准确来说，是受激发的氦原子吸收了特定波长的光。普通的中性氦并不吸收光。
但故事并不像看起来那么完美。一年后，当团队再次观测同一颗行星时，他们惊讶地发现氦信号完全消失了。原来，恒星风和高能辐射的强度变化，会影响氦气逃逸的速率——甚至是逃逸氦气的可观测数量。这种信号时有时无的现象，反而印证了这是一个动态变化、真实存在的大气层。
LHS 1140b并不是地球的翻版。它的体积比地球大70%，围绕着一颗暗淡的红矮星每25天公转一圈。它所环绕的恒星已有超过30亿年的历史。团队发现，这颗行星几乎已经耗尽了自己的原始氢气，但仍在大量流失氦气。这意味着它很可能处在一个漫长的、失去原始大气层的最后阶段。高能辐射正持续剥离氦气蒸汽，这些气体在行星周围和后方形成了一条长长的尾巴。
尽管环境听起来严酷，但LHS 1140b的位置很特别——它处于恒星的宜居带内。在这个区域内，岩质行星表面可能存在液态水。探测到的氦气表明，行星上层大气富含这种元素，而更重的化合物可能被束缚在低层。这样一个大气层能够支撑液态水的存在，并能阻挡部分辐射。
切鲁宾的博士论文导师之一、哈佛大学的罗宾·沃兹沃斯评价道：“作为首次在宜居带类地行星上发现大气层，这是系外行星科学的一个重要里程碑。”而团队的发现还可能揭示了一个此前仅存在于理论中的新行星类别：氦世界。
切鲁宾在建模小型行星大气时，注意到一类特殊的天体：它们初始的气体包裹层以氢和氦为主，但最终会失去较轻的氢，而将氦留存下来。这个理论预测推动了他对小型行星氦信号的系统搜寻。LHS 1140b的数据最终印证了这个猜想：它可能正是第一颗被确认的氦世界。
这项发现的意义不止于一颗行星。它展示了一种新的研究方法——通过追踪逃逸气体的信号，即使隔着49光年，也能窥见另一个世界的“呼吸”。对于长期以来困扰人类的那个问题——“宇宙中是否还有其他宜居之地？”——我们刚刚又向前迈进了一步。
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