北京
来源：中国科学报
记者：文乐乐
科学家首次发现了一颗可能拥有大气层的岩石行星，它或许能够孕育生命。在7月16日发表于《科学》的一篇论文中，研究人员报告称观察到氦气从一颗名为LHS 1140b的岩石系外行星的大气层中逸出。这一发现表明LHS 1140b拥有富含氦气的高层大气，进一步印证了此前关于小型岩石行星可能拥有大气层的证据。由于LHS 1140b位于“宜居带”，即可以使恒星周围的行星表面存在液态水的区域，因此这颗系外行星可能是一个适宜生命存在的场所。
系外行星绕恒星运行的艺术图。图片来源：NASA/JPL-Caltech
“在系外行星研究领域，寻找岩石系外行星的大气层一直是一个主要目标。”美国哈佛大学的行星科学家Collin Cherubim表示，类地生命的存在必须具备大气层、液态水和岩石表面，而LHS 1140b可能具备这3种条件。
然而，这项研究并不能确定这颗系外行星上是否存在水，也无法揭示行星内部大气的确切组成。研究人员还表示，这些发现需要对系外行星进一步观测验证。尽管如此，美国麻省理工学院的天体物理学家Sara Seager认为，就岩石系外行星是否拥有大气层这一问题而言，这一成果弥补了“拼图中一块缺失部分”。
天文学家预测，岩石系外行星可能拥有大气层，能够调节气候、抵御辐射，并使液态水的存在成为可能。然而，观测系外行星的大气层在技术上颇具挑战性，研究人员目前探测到的大多是没有大气层或大气层过于稀薄而无法分辨的天体。
在这项研究中，Cherubim和同事将注意力转向了LHS 1140b——一颗于2017年发现的系外行星，它围绕一颗距离地球约15秒差距的红矮星运行。科学家之所以选择这颗行星，是因为他们的计算模型预测该行星会有氦气逸出，进而可能拥有大气层。
研究团队利用位于智利拉斯坎帕纳斯天文台的麦哲伦·克莱望远镜，分别于2024年和2025年对这颗行星进行了6.5小时的观测。在这两次观测中，该团队均获得了这颗系外行星的近红外吸收光谱。
观测结果显示，行星的外层大气中有大量逃逸的氦气，但其内部大气的成分仍然不清楚。Cherubim推测，内部大气中可能含有水和其他小型氧化分子，例如二氧化碳，但这一推测还有待实验数据的验证。
不过，研究人员仅在2024年的光谱中观察到氦气逃逸的证据，在2025年的光谱中并没有发现。尽管他们预计测得的氦气含量会有一些波动，但氦气在其中一组观测数据中的完全缺失，表明他们的实验可能存在某些问题。
“这让我不得不反思，是不是漏掉了什么？”Cherubim说，“我把那些数据彻底分析了一遍，寻找任何假阳性结果和异常信号。”
研究人员表示，在观测氦气时，在探测到之后又没有探测到的情况相对常见。“这似乎是规律而不是例外。”Cherubim说，他希望发现其他系外行星，以证实在LHS 1140b上的这一发现并非一次性的。
英国伯明翰大学的天文学家Vatsal Panwar表示，需要进行更多测量以排除光谱观测误差，例如由宿主恒星引起的误差。
目前，从LHS 1140b逸出的氦气仅是一个数据点。Cherubim表示，这使得该行星成为“研究太阳系外宜居性的理想实验室”，希望未来能对它进行更多观测。
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