詹姆斯·韋伯太空望遠鏡可以確定附近的系外行星是否適合居住 _太空

藝術(shù)家的印象顯示了系外行星LP 890-9c從熾熱的地球到干燥的金星的潛在演變。(圖片鳴謝:卡爾·薩根研究所/r·佩恩)
據(jù)美國太空網(wǎng)（基思·庫珀）：一顆圍繞一顆紅矮星運行的巖石系外行星距離我們98光年，它可能掌握著像地球這樣的行星有多大可能轉(zhuǎn)變成像金星這樣不適宜居住的世界的秘密。
這顆名為LP 890-9c(也被稱為SPECULOOS-2c)的系外行星于2022年9月被發(fā)現(xiàn) 。它的直徑比地球大40%，每8.5個地球日繞其恒星運行一周，距離僅為170萬英里(280萬公里) 。然而，紅矮星又小又冷，這意味著即使在靠近恒星的地方，溫度也會變得溫和。事實上，LP 890-9c位于恒星可居住區(qū)的內(nèi)邊緣附近，可居住區(qū)描述了一顆恒星周圍有一顆類似地球大氣層的行星可以在其表面支持液態(tài)水的距離。
康奈爾大學(xué)卡爾·薩根研究所所長Lisa Kaltenegger領(lǐng)導(dǎo)的新研究模擬了LP 890-9c可能處于的氣候和大氣狀態(tài)，以及詹姆斯·韋伯太空望遠鏡如何區(qū)分它們。
LP 890-9c在其行星系統(tǒng)中的位置類似于金星在我們太陽系中的位置，它也位于可居住帶的內(nèi)邊緣。原則上，金星所在位置的行星仍然可以居?。諂?5億年的歷史中，金星被困在失控的溫室效應(yīng)的反饋回路中。金星表面曾經(jīng)存在的任何水都蒸發(fā)了，留下了厚厚的二氧化碳大氣。
然而，并不是所有位于宜居帶內(nèi)邊緣的行星都必然會以金星相同的方式進化。首先，金星沒有自己的磁場來阻擋太陽風(fēng) ，即來自太陽的帶電粒子流。這使得太陽風(fēng)更容易帶走被太陽紫外線從水分子中分裂出來的氫原子，從而耗盡了地球上的水。如果LP 890-9c有一個強大的磁?。贍苣芄壞鐘浜閾塹暮閾欠紓⒈Ａ羝浯篤械乃羝?。
Kaltenegger在一份聲明中說:“觀察這顆行星將告訴我們在可居住帶的內(nèi)部邊緣發(fā)生了什么——當一顆巖石行星開始變熱時，它可以保持可居住性多長時間。”
Kaltenegger的團隊根據(jù)這顆行星的質(zhì)量和半徑對其建模，這兩項都是天文學(xué)家測量的。這些模型還包含了對行星化學(xué)成分、表面溫度和壓力、大氣層深度和云層數(shù)量的假設(shè) 。后面這些因素目前尚不清楚。事實上，據(jù)我們所知，這顆行星可能沒有空氣，布滿隕石坑，這是一個很大的可能性，因為紅矮星經(jīng)常容易發(fā)生劇烈的耀斑，可能會從附近的軌道世界剝離大氣層。
該團隊制作了五種不同的模型來描述LP 890-9c可能的樣子。這些模型從類似地球但更熱的行星，到不同程度的大氣水蒸氣含量和溫室效應(yīng)，最終形成了類似地獄般的金星和令人窒息的二氧化碳的最終模型。
由加州理工學(xué)院的Jonathan Gomez Barrientos領(lǐng)導(dǎo)的另一項研究表明， JWST只需觀察到LP 890-9c三次穿過其主星表面，就可以確認一個潮濕、富含水的大氣層；八次凌日以收集足夠的數(shù)據(jù)來確定LP 890-9c是否更像金星；和20次凌日來尋找仍然可居住的熱土場景的證據(jù) 。由于這顆行星每8.5個地球日經(jīng)過其恒星一次，測量原則上只需要6個月的時間。
“這個星球是我們測試這些不同場景的第一個目標，”Kaltenegger說。“如果它仍然是一個更熱的地球——很熱，但有液態(tài)水和生命條件——那么[所有恒星周圍]可居住區(qū)的內(nèi)邊緣可能充滿生命。”
JWST不能直接探測到行星表面的水，但它可以確定大氣的成分是否適合液態(tài)水的存在。
即使LP 890-9c被證明對生命來說太熱，這些發(fā)現(xiàn)也可以讓我們了解我們自己的星球地球的命運。隨著太陽年齡的增長，它將逐漸變得更加明亮和溫暖；在大約10億年的時間內(nèi)，它將使地球太熱，生命無法生存，海洋將會蒸發(fā) 。研究除金星之外已經(jīng)經(jīng)歷過這一階段的行星，甚至可能暫時抵制它，將有助于我們了解地球自己的未來。
“這將教會我們一些關(guān)于巖石行星如何隨著星光的增加而演變的基本知識，以及有一天我們和地球?qū)l(fā)生什么，”Kaltenegger說。
科學(xué)家們在6月21日的《皇家天文學(xué)會月報》上發(fā)表的兩篇論文中報告了他們的結(jié)果。