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第14章 trappist-1e(第5页)

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这一篇,我们将深入jwst的观测结果,直面trappist-1e的“生存真相”

,并回答那个最紧迫的问题:它到底有没有资格成为“第二个地球”

?一、大气层之谜:jwst的“光谱指纹”

能告诉我们什么?大气层是行星的“生命保护罩”

,也是判断宜居性的核心指标。

对于trappist-1e来说,关键问题是:它有没有大气层?如果有,成分是什么?11凌日光谱学:从“亮度下降”

到“大气指纹”

要探测系外行星的大气层,最有效的工具是凌日光谱学(transitspectrospy)——当行星从恒星前面经过时,恒星的光会穿过行星的大气层,不同气体分子会吸收特定波长的光,形成独特的“吸收谱线”

就像人类的指纹,每种气体都有专属的“光谱签名”

哈勃望远镜曾对trappist-1e做过初步观测,但受限于波长范围(仅能覆盖紫外到近红外),它只能排除“浓厚的氢大气层”

(比如类似木星的气态巨行星)——因为如果有氢大气层,哈勃会检测到明显的紫外吸收线,但实际没有。

jwst的优势在于红外覆盖范围更广(06-28微米),能探测到更多气体分子的吸收线,比如水蒸气(h?o)、二氧化碳(?)、氧气(o?)、甲烷(ch?),甚至臭氧(o?)。

2023年的观测中,jwst的nirspec(近红外光谱仪)和iri(中红外仪器)分别对trappist-1e的凌日事件进行了监测,结果令人振奋:111没有“氢氦大气层”

:排除了“气态行星”

的可能jwst的数据明确显示,trappist-1e的大气层中没有浓厚的氢(h?)或氦(he)——这两种气体是气态巨行星的主要成分。

这意味着,trappist-1e确实是岩石行星,和地球、金星属于同一类。

112水蒸气的“蛛丝马迹”

:可能存在稀薄大气层在红外波段,jwst检测到了微弱的水蒸气吸收线——虽然信号很淡,但足以证明trappist-1e有大气层,且其中包含水蒸气。

更关键的是,这些吸收线的强度表明,大气层的压力约为地球的01-1倍(即相当于地球高山顶部或火星的大气压力)。

113二氧化碳的“惊喜”

:可能来自火山活动iri的观测中,还发现了二氧化碳(?)的吸收线。

?是重要的温室气体,能帮助行星保留热量。

对于trappist-1e来说,?的存在有两种可能:一是行星形成时从星云中继承的原始气体;二是火山活动释放的——就像地球的火山喷发会释放?,维持大气层。

12大气层的“命运”

:恒星风与磁场的博弈尽管jwst证明了trappist-1e有大气层,但它能否长期保留,仍是未知数——红矮星的恒星风和日冕物质抛射(e)会不断剥离行星的大气。

trappist-1的恒星风强度是太阳的2-3倍,但因为行星离恒星近,行星的磁场可能成为“保护盾”

作为岩石行星,trappist-1e很可能有一个液态铁核——只要核心在转动(即行星有“发电机效应”

),就能产生磁场。

天文学家通过地磁发电机模型计算发现:如果trappist-1e的铁核半径是地球的08倍(符合其质量069倍地球的参数),那么它的磁场强度约为地球的05-1倍——足以偏转大部分恒星风,保护大气层不被快速剥离。

,!

但这也意味着,trappist-1e的大气层可能比地球更稀薄——因为恒星风的剥离作用一直存在,大气会慢慢“泄漏”

到太空。

不过,只要火山活动持续释放?等气体,大气层就能维持动态平衡,就像地球的碳循环一样。

二、液态水的“生存游戏”

:潮汐锁定与大气层的“热量传输战”

即使有大气层,trappist-1e的液态水仍面临“潮汐锁定”

的威胁——一面永远白天,一面永远黑夜。

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