重大突破！49光年外发现5倍质量“超级地球”，首次捕获岩石行星大气信号

超级地球有大气的首个铁证：在49光年外、质量为地球5倍的岩石宜居行星“LHS 1140b”上，人类历史上首次捕捉到了大气的存在迹象（氦气泄漏）。

人类在寻找地外生命的征程中，或许刚刚迎来了具有划时代意义的里程碑。据美国有线电视新闻网报道，近日，全球顶级学术期刊《科学》（Science）于7月16日发表了一项瞩目的研究成果。天文学家在一颗距离地球仅49光年的“超级地球”——LHS 1140b上，探测到了极为关键且令人兴奋的迹象：这颗宜居带内的岩石行星，很可能拥有自己的大气层。

如果这一发现得到后续观测的证实，LHS 1140b将成为人类历史上，首次在太阳系外另一颗恒星宜居带的岩石行星上，确认捕获到大气层的存在。

目前，包括詹姆斯·韦伯太空望远镜、哈勃太空望远镜在内的人类顶级深空探测仪器，已经悉数调转镜头，正死死盯住这个49光年外的神秘世界。

5倍地球质量：红矮星火海里幸存的“超级地球”

这颗备受瞩目的行星名为LHS 1140b，它的质量大约是地球的五倍，是名副其实的“超级地球”。

“基于其质量和半径测量给出的密度估计，我们相信它主要是一颗岩石行星。”该论文的第一作者、芝加哥大学NASA萨根研究员科林·切鲁宾介绍道。切鲁宾在哈佛大学攻读博士期间领导并完成了这项开创性的研究。

切鲁宾表示，从密度和结构来看，LHS 1140b与地球高度相似，这意味着它可能拥有一个铁质的核心和硅酸盐地幔，以及某种低密度成分——而在当前的科学认知中，这种低密度成分极有可能是水和大气层的结合体。

更让科学家们兴奋的是，LHS 1140b正运行在其宿主恒星的“适居带”（即宜居带）内。这意味着该行星其表面温度既不太热、也不太冷，恰好允许液态水稳定存在。

然而，寻找这层保护罩的道路极其艰难。LHS 1140b的宿主星是一颗红矮星（宇宙中最常见的恒星类型）。红矮星虽然小且冷，但其活动性却远比太阳更凶猛。

“它们是非常凶猛、凶猛的恒星，会发出大量的X射线和紫外线，”切鲁宾指出，这些强辐射对行星的大气层有着毁灭性的伤害，“它们会加热、膨胀大气，然后直接把大气吹散到太空中。”

因此，岩石行星究竟能否在红矮星周围保住自己的大气层，一直是天文学界悬而未决的巨型谜题。而LHS 1140b的发现，有望第一次写下那句震撼的——“是的，它们能”。

漏氦的“黄金气球”：120万光年外的气体捕获战

在遥远的宇宙深处，由于岩石行星体积小、大气稀薄，想要直接“看清”它们的大气层几乎是不可能的。天文学家必须像守株待兔一样，等待行星移动到其母恒星的前方（类似于日食的过程）。当恒星的光芒穿透那层薄薄的大气时，光谱仪就能揭示出其中气体的化学特征。

为了寻找突破口，切鲁宾建立了一个基于行星演化假设的模型。他推测，许多行星早期的大气都被宇宙中最丰富的氢和氦主导。随着时间推移，较轻的氢气流失，但稍重的氦气则有可能被保留下来。

沿着这一思路，2024年9月，切鲁宾利用位于智利拉斯坎帕纳斯天文台的麦哲伦粘土望远镜，成功探测到氦气正从LHS 1140b上逸出。

“你剥离了氢气，保留了氦气，最终形成了这种‘氦气世界’，”切鲁宾兴奋地解释道，“我们认为LHS 1140b目前正处于那个失去氢气、保留氦气，而氦气正在极其缓慢泄漏的黄金平衡点。”

尽管单靠氦气无法支持生命，但氦气的泄漏意味着大气层整体的存在。科学家们乐观地预测，氧气等其他维持生命的气体，极有可能与氦气共存共栖。

“我们还没有在大气中检测到其他分子，但我很乐观，”切鲁宾信心十足地表示，“我敢打赌我们最终会找到些什么。这里主要是岩石，温度适中支持液态水，并且有大气层——这三样是我们寻找生命的关键成分。”

离奇的“消失”案：2025年的观测大谜团

伴随巨大喜悦而来的，是一场令人揪心的科学迷局。

在2025年对LHS 1140b进行的为期一年的后续观测中，切鲁宾和他的研究团队，竟然未能再次探测到氦气的信号。

对于这一次离奇的“缺失”，研究人员目前给出的解释是：这可能是由于氦气逸出速率本身存在变异波动，从而导致氦气浓度一度降到了仪器的灵敏度阈值以下。但切鲁宾也坦诚承认：“这是我们现在非常积极思考的一个大谜团。”

这种“一次性探测”结果在学术界也引发了谨慎的声音。

比利时列日大学天体生物学研究组研究主任米歇尔·吉永并未参与此项研究，他警告称不能过早下确凿的结论：“氦信号仅探测到一次，2025年的后续观测中缺失。缺乏第二次探测需要谨慎。在对任何潜在大气性质做出结论之前，有必要确认氦信号确实与该行星相关，且是可以重复出现的。”

但吉永同样承认，一旦该检测被证实，其影响将深远到无法估量——这证明温带岩石系外行星完全可以在宿主恒星强烈的早期活动中，存活数亿年并保持住大气。

麻省理工学院卡夫利天体物理与空间研究所博士后研究员安娜·格里登也表示，由于LHS 1140b绕行的是一颗相对安静的红矮星，且自身是“超级地球”，它保持大气层的赢面很大。不过，“更多的观测对于确认结果至关重要，我们需要理解为什么第一次见到了氦，而第二次却没有。”

下一步：“我们能不能接着去找水？”

尽管前路充满迷雾，但全球天文学界已经被这一发现彻底点燃。

佛罗里达大学天文学助理教授杰森·迪特曼曾于2017年领导了发现LHS 1140b的团队。作为该行星的“发现之父”，得知有大气的端倪后他备感宽慰：

“我开始担心岩石行星周围的大气层可能并不常见，或者红矮星并不是很好的行星宿主。所以，我认为找到一个有大气层的岩石行星的正面例子非常重要。这正是我们多年来一直希望找到的。除了氦气，还有什么？我们接下来能不能找水？还是别的什么？”迪特曼骄傲地打趣道：“感觉我的‘小星球’现在都长大了。如果现在非得下注，我会说这只是（我们发现的）第一个，甚至未来还会有更多。”

新的战役即将打响。

研究人员将在今年秋季对LHS 1140b展开新一轮观测。切鲁宾透露，他已经申请在智利使用一种更加敏感的仪器，目前正在等待审批。

“詹姆斯·韦伯太空望远镜将观测它。哈勃望远镜也会去观察它，”切鲁宾说，“基本上，每一个拥有观测能力的机构，现在都在死死盯着它（LHS 1140b）。”

这个49光年外的“超级地球”到底是不是人类寻找已久的新诺亚方舟？秋季的钟声响起后，深空深处的光谱，或许会给我们带来终极解答。

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