兩顆地球大小的行星，繞著40光年以外的一顆紅矮星旋轉(zhuǎn)。借助一次罕見的雙重凌星現(xiàn)象，哈勃空間望遠(yuǎn)鏡對它們的大氣進(jìn)行了觀測，暗示這兩顆行星很可能像地球一樣由巖石構(gòu)成——這進(jìn)一步增強(qiáng)了這兩顆行星適宜生命生存的可能性。圖片來源： NASA，ESA，以及G. Bacon (STScI)
利用NASA的哈勃空間望遠(yuǎn)鏡，天文學(xué)家對溫暖的地球大小太陽系外行星的大氣層進(jìn)行了首次探測，并找到了跡象進(jìn)一步增加了兩顆太陽系外行星上適合生命生存的可能性。
確切說來，他們發(fā)現(xiàn)距離地球大約40光年的兩顆太陽系外行星TRAPPIST-1b和TRAPPIST-1c，不太可能像氣態(tài)行星那樣，擁有以氫氣為主的蓬松大氣。
“沒有令人窒息的氫－氦氣體包層，增加了這些行星適合生命生存的可能性。”科學(xué)團(tuán)隊成員、美國太空望遠(yuǎn)鏡科學(xué)研究所（STScI）的尼科爾·劉易斯（Nikole Lewis）說，“如果它們有明顯的氫－氦氣體包層，那其中的任何一顆就都沒有機(jī)會維持生命了，因為稠密的大氣會起到溫室一樣的效果。”
美國麻省理工學(xué)院的朱利恩·德維特（Julien de Wit）帶領(lǐng)一個科學(xué)家團(tuán)隊，利用哈勃望遠(yuǎn)鏡上的第3代廣域照相機(jī)，在近紅外波段觀測了這些行星。他們利用光譜分析解碼了星光，揭示出了大氣層中化學(xué)構(gòu)成的線索。盡管這些行星的大氣層中確切的化學(xué)成分仍然未知，還必須等待未來的進(jìn)一步觀測，但氫和氦含量不高已經(jīng)讓科學(xué)家興奮不已。
“哈勃望遠(yuǎn)鏡的這些初步觀測，已經(jīng)邁出了大有希望的第一步，讓我們更加了解這些鄰近的世界，是否像地球一樣由巖石構(gòu)成，是否能夠維持生命?！盢ASA科學(xué)任務(wù)董事會執(zhí)行副主席杰夫·約德（Geoff Yoder）說，“對于NASA和太陽系外行星研究來說，這是一個令人激動的時刻。”
這些行星繞著寶瓶座的一顆紅矮星旋轉(zhuǎn)，年齡至少有5億年。它們是在2015年底由TRAPPIST的一系列觀測發(fā)現(xiàn)的，這是一套比利時的遠(yuǎn)程自動望遠(yuǎn)鏡，安置在歐洲南方天文臺位于智利的拉西拉天文臺內(nèi)。
TRAPPIST-1b繞這顆紅矮星旋轉(zhuǎn)一圈需要1.5天，TRAPPIST-1c則需要2.4天。這兩顆行星到恒星的距離，介于地球到太陽距離的1/100到1/20之間。由于它們的恒星要比我們的太陽黯淡許多，研究者認(rèn)為至少其中一顆行星位于這顆恒星的宜居帶內(nèi)，表面溫度適合水以液態(tài)形式存在，也可能兩顆行星都在宜居帶中。
天文學(xué)家抓住了一次罕見的雙重凌星現(xiàn)象，前后幾分鐘內(nèi)這兩顆行星都從那顆恒星前面經(jīng)過，利用這次機(jī)會來測量從任何可能存在的行星大氣層中穿透過來的星光。這樣的雙重凌星每2年才會發(fā)生一次，提供了一個疊加的信號，能夠同時對這兩顆行星的大氣特征進(jìn)行檢測。
這些研究者希望利用哈勃望遠(yuǎn)鏡展開后續(xù)觀測，搜尋更薄一些的大氣層，就像地球和金星的大氣層一樣，由比氫更重的元素構(gòu)成。
這項研究的第二作者、NASA戈達(dá)德航天飛行中心的漢娜·韋克福德（Hannah Wakeford）說，“有了更多數(shù)據(jù)，我們或許能在這些大氣層里檢測甲烷，或者尋找水的特征，這將讓我們能夠估計大氣層的厚度。”
包括NASA韋布空間望遠(yuǎn)鏡（James Webb Space Telescope）在內(nèi)的未來望遠(yuǎn)鏡所作的觀測，將幫助測定這些行星大氣層的完整化學(xué)構(gòu)成，并搜尋潛在的生物標(biāo)記，比如二氧化碳和臭氧，以及水蒸氣和甲烷。韋布望遠(yuǎn)鏡還將分析行星的溫度和表面氣壓——這都是評估行星宜居性的關(guān)鍵因素。
這些行星是SPECULOOS巡天項目發(fā)現(xiàn)的第一批地球大小的行星，該項目計劃在1000多顆近距離紅矮星周圍搜尋地于大小的行星。到目前為止，該項目只分析了其中15顆恒星。
“這些地球大小的行星是第一批這樣的行星，天文學(xué)家利用現(xiàn)有和規(guī)劃中的未來望遠(yuǎn)鏡就能夠細(xì)致研究，并測定它們是否適宜生命生存?！钡戮S特說，“哈勃望遠(yuǎn)鏡有能力在大氣初步篩選方面起到中心作用，告訴天文學(xué)家這些地球大小的行星中哪些更有希望，可供韋布望遠(yuǎn)鏡來作更加細(xì)致的研究。”?
