在太陽系之外發(fā)現(xiàn)其他行星早已不是新鮮事，天文學家更想知道的是，那些系外行星之中有沒有像地球那樣的——表面覆蓋著大氣層，地表上有大量的液態(tài)水，最重要的還存在生命。
雖然宇宙中可能存在超乎想象的外星生命形式，但因為地球是人類目前已知唯一有生命存在的星球，太陽系的其他星球上都沒有發(fā)現(xiàn)存在生命，所以在尋找外星生命時，地球的條件就會成為重要的參考。要是系外行星是宜居的，也許能成為未來人類在宇宙中的第二家園。
目前，已知有70余顆潛在宜居的系外行星，其中最令天文學家感興趣之一的當屬TRAPPIST-1系統(tǒng)中的幾顆“超級地球”。在TRAPPIST-1系統(tǒng)中，存在7顆巖質行星，是除太陽系外已知擁有最多行星的系統(tǒng)。
TRAPPIST-1距離地球大約40.7光年，在宇宙尺度下，這算是太陽系的近鄰。TRAPPIST-1是一顆紅矮星，質量只有太陽的9%。質量越低的恒星，每秒產生的能量越少，所以溫度也越低。這顆紅矮星的表面溫度只有2290℃，比太陽表面溫度低了3200℃。
雖然TRAPPIST-1比太陽冷了很多，但它周圍的7顆行星都離主恒星非常近，所以行星可以接收到足夠多的熱量來維持表面溫度。距離最近的TRAPPIST-1b軌道半徑只有172萬公里，公轉周期僅為1.5天，其質量為地球的1.38倍，這是一顆超級地球。距離最遠的TRAPPIST-1h軌道半徑也只有926萬公里，公轉周期為18.8天。如果把這幾顆行星放到太陽系，它們的軌道都在水星的內側。
此前，由于光學望遠鏡的觀測能力有限，并且恒星的亮度是行星的成百上千倍，所以天文學家無法進一步對該行星系統(tǒng)開展深入研究。直到詹姆斯·韋伯太空望遠鏡（JWST）的到來，終于有機會揭開這個系統(tǒng)的神秘面紗。
根據發(fā)表于《自然》（Nature）雜志的一項新研究[1]，天文學家利用韋伯望遠鏡的中紅外設備，對該系統(tǒng)最內側的行星進行觀測，想要知道這顆行星是否擁有大氣層。不過，即便是強大的韋伯望遠鏡，也無法直接觀測到遙遠系外行星的大氣層，只能通過間接方法。
韋伯先是觀測了TRAPPIST-1和1b發(fā)出的光，然后等到行星轉動到恒星的背后，再觀測恒星的光。通過兩次觀測結果，扣除掉恒星光之后，剩下來就是行星發(fā)出的光。
根據TRAPPIST-1b發(fā)出的紅外輻射量來計算，這顆行星的表面溫度高達230℃。由于這顆行星被潮汐鎖定，一側永遠被照亮，另一側永遠是黑夜。如果它的表面存在大氣層，那么，黑夜和白天兩側就會進行熱量傳遞，白天那一側的溫度就不可能高到230℃，這意味著這顆行星的表面并沒有覆蓋著大氣層。
該研究主導者、美國宇航局（NASA）天體物理學家Thomas Greene表示 ：“一些理論小組預測，這顆行星會有稠密的大氣層，而另一些人則認為可能沒有?？吹剿鼪]有大氣層，我更感到失望而不是驚訝?！?/p>
根據這項新研究，沒有大氣層的TRAPPIST-1b不可能是宜居的，表面沒有液態(tài)水，至少不存在類似于地球生命的外星生命。不過，該系統(tǒng)中的1d、1e、1f、1g四顆行星都被認為處在宜居帶內，未來可以對它們的大氣層進行觀測，從而探究它們是否宜居。
當然，我們更希望能親眼去看看這個獨特的行星系統(tǒng)。但對于目前人類來說，這是遙不可及的夢想。因為40.7光年的距離對于我們來說還是太遠了，這相當于385萬億公里，以旅行者1號每秒17公里的速度，飛到那里需要72萬年的時間。即便速度能達到光速的10%，飛到那里也要407年的時間，這已經遠超人類的壽命。
參考文獻
[1] Thomas P. Greene, Taylor J. Bell, Elsa Ducrot, Achrène Dyrek, et al. Thermal Emission from the Earth-sized Exoplanet TRAPPIST-1 b using JWST, Nature, 2023, DOI: 10.1038/s41586-023-05951-7.
