不是所的恒星都像太陽，所以不是所有的行星系統(tǒng)都能以同樣的期望被研究。由華盛頓大學領(lǐng)導的天文學家小組進行的一項新研究為圍繞特拉皮斯-1（TRAPPIST1）恒星的七顆行星提供了最新的氣候模型。這項工作還可以幫助天文學家更有效地研究與太陽不同的恒星周圍的行星，更好地利用詹姆斯·韋伯太空望遠鏡有限而昂貴的資源。 華盛頓大學的博士生，也是11月1日發(fā)表在《天體物理學雜志》(Astrophysical Journal)上的一篇論文的第一作者安德魯·林考斯基(Andrew Lincowski)說：我們正在模擬不熟悉的大氣，而不僅僅是假設(shè)我們在太陽系看到的東西在另一顆恒星周圍看起來是一樣的，進行這項研究是為了展示這些不同類型的大氣可能是什么樣。
博科園-科學科普：研究小組簡單地發(fā)現(xiàn)，由于早期的恒星階段非常熾熱、明亮，這顆恒星的所有七個世界可能都像金星一樣演化，早期的海洋可能已經(jīng)蒸發(fā)，留下稠密、無法居住的大氣層。然而一顆名為trappist - 1e的行星，可能是一個像地球一樣的海洋世界，值得進一步研究。
trappist - 1距離39光年或大約235萬億英里，是一顆恒星，一顆相對較冷的“M矮星”（宇宙中最常見的一種）其質(zhì)量約為太陽的9%，半徑約為太陽的12%。TRAPPIST-1的半徑只比木星稍大一點，盡管它的質(zhì)量要大得多。TRAPPIST-1的所有七顆行星都和地球大小差不多，其中三顆行星（標記為e、f和g的行星）被認為位于宜居帶
又小又冷的M矮星TRAPPIST-1和它的七顆行星，華盛頓大學的一項新研究推測了這些行星可能的氣候以及它們可能是如何演化。圖片：NASA
這是圍繞一顆恒星的一大片空間，在那里，一顆巖石行星的表面可能有液態(tài)水，從而給生命一個機會。trappist - 1d位于宜居帶的內(nèi)邊緣，而更遠的trappist - 1h則沿著該區(qū)域的外邊緣運行。這是一個完整的行星序列，它能讓我們深入了解行星的演化過程，特別是圍繞著一顆與我們非常不同的恒星的演化過程，這只是一個金礦。以前的論文已經(jīng)對TRAPPIST-1世界進行了建模，但是他和他的研究小組“試圖在輻射和化學方面做我們能做的最嚴格的物理模型——盡可能地使物理和化學正確。該團隊的輻射和化學模型為每一種可能的大氣氣體創(chuàng)建光譜或波長簽名，使觀測者能夠更好地預測在系外行星大氣中尋找這些氣體的位置。
當氣體實際上韋伯望遠鏡探測到的痕跡或其他，天文學家將使用觀測的光譜來推斷起伏擺動氣體現(xiàn)在和比較，像這樣的研究工作說一些關(guān)于地球的組成、環(huán)境，也許它的演化歷史。人們習慣于考慮一顆圍繞類似太陽的恒星運行的行星的宜居性。但是M矮星非常不同，所以你必須考慮到大氣中的化學效應(yīng)，以及化學如何影響氣候。將陸地氣候模型與光化學模型相結(jié)合，研究人員模擬了TRAPPIST-1中每個世界的環(huán)境狀態(tài)。
1、離恒星最近的特拉皮斯-1 b是一個熾熱的星球，熱得連像金星那樣的硫酸云都無法形成。
2、行星c和d從恒星獲得的能量略高于金星和地球從太陽獲得能量，可能像金星和金星一樣，具有稠密、無法居住的大氣層。
3、TRAPPIST-1 e是七種中最有可能在溫和的表面上放置液態(tài)水，并且是考慮到可居住性進一步研究的一個很好選擇。
4、f、g和h可能與金星類似，也可能是冰凍的，這取決于行星在演化過程中形成了多少水。
實際上TRAPPIST-1的任何行星或所有行星都可能是類金星，任何水或海洋都會被長期燒掉。當水從行星表面蒸發(fā)時，恒星發(fā)出的紫外光會分解水分子，釋放出氫，氫是最輕的元素，可以逃脫行星的引力。這可能會留下大量的氧氣，這些氧氣會留在大氣中，不可逆轉(zhuǎn)地將地球上的水帶走。這樣一顆行星可能有一個厚厚的氧氣大氣層——但不是由生命產(chǎn)生，而且與目前觀察到的任何東西都不同。如果這些行星最初比地球、金星或火星有更多的水，這是可能的，如果TRAPPIST-1 e行星在這一階段沒有失去所有的水，今天它可能是一個水的世界，完全被全球海洋覆蓋。在這種情況下，它的氣候可能與地球相似。這項研究更多的是著眼于氣候進化，而不是為了判斷行星的宜居性。
他計劃未來的研究更直接地集中在模擬水行星和生命機會上。在我們知道這個行星系統(tǒng)之前，對地球大小的行星的大氣可探測性的估計看起來要困難得多。這顆恒星如此之小，將使該行星大氣中的氣體(如二氧化碳)的特征在望遠鏡數(shù)據(jù)中更加明顯。我們可能會通過即將到來的詹姆斯·韋伯太空望遠鏡看到TRAPPIST-1行星。形成類地行星演化的過程對于類地行星是否適宜居住，以及我們解釋生命跡象的能力都至關(guān)重要。這篇論文表明，可能很快就能在外星世界中尋找到這些過程的潛在可探測的跡象。位于寶瓶座的TRAPPIST-1是根據(jù)陸基凌日行星和星子小型望遠鏡命名，2015年該設(shè)施首次發(fā)現(xiàn)了圍繞它的行星的證據(jù)。
博科園-科學科普｜參考期刊文獻:《天體物理學》
研究/來自：華盛頓大學
DOI: 10.3847/1538-4357/aae36a
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