摘要：布里斯托大学的天体物理学家们最近利用美国宇航局的詹姆斯·韦伯太空望远镜（JWST）对一颗名为TRAPPIST-1e的地球大小系外行星进行了一系列观测，揭示了其大气层存在的线索，为探索潜在的宜居世界增添了新的希望。这一发现可能意味着在40光年外的TRAPPIST

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布里斯托大学的天体物理学家们最近利用美国宇航局的詹姆斯·韦伯太空望远镜（JWST）对一颗名为TRAPPIST-1e的地球大小系外行星进行了一系列观测，揭示了其大气层存在的线索，为探索潜在的宜居世界增添了新的希望。这一发现可能意味着在40光年外的TRAPPIST-1系统中存在液态水，从而为生命存在创造了条件。

TRAPPIST-1e的重要性

TRAPPIST-1e是一个相对特殊的系外行星，它运行在红矮星TRAPPIST-1的宜居带内。在理论上，若其温度在适当范围内，液态水可以在其表面保持稳定。然而，液态水的存在依赖于行星是否能够保留其大气层，这一关键因素成为研究的焦点。

右下角所示的地球大小系外行星 TRAPPIST-1 e 在经过其耀斑的主星前时的剪影是这位艺术家对 TRAPPIST-1 系统的概念。图片来源：NASA、ESA、CSA、J. Olmsted （STScI）

通过对TRAPPIST-1e的新一轮观测，研究小组希望能够回答行星大气层的构成及其对液态水存在的影响。科学家们使用JWST的高灵敏度仪器，尤其是近红外光谱仪NIRSpec，研究了行星凌日其主星时光谱的变化，以探测可能存在的大气成分。

JWST的观察与发现

根据研究小组近期在《天体物理学杂志快报》上发表的两篇论文，TRAPPIST-1e的初步观测结果显示，虽然当前并没有显著的第一大气层迹象，但存在第二大气层的可能性。布里斯托大学的天体物理学副教授汉娜·韦克福德博士表示，JWST的红外仪器提供了前所未有的观察细节，有助于揭示行星的大气层组成及表面环境。

韦克福德博士强调：“我们在前几次观测中发现的结果不仅补充了先前哈勃太空望远镜的数据，尤其是现在有可能显示大气层的迹象，但仍无法完全排除没有可探测气体的可能性。”

大气层的演变与成分

在研究中，科学家们认为TRAPPIST-1e的原始氢基大气已经不复存在，这意味着该行星可能失去了其形成之初的稀薄气体层。而由于TRAPPIST-1是一颗非常活跃的恒星，其耀斑和辐射可能会导致任何早期氢氦大气层的剥离。

随着行星失去原始气体层，科学界认为TRAPPIST-1e可能形成了一个更为稳定的次生大气层。大卫·格兰特博士指出：“这一发现排除了行星最初氢基大气的存在，由于TRAPPIST-1的高活跃性，行星上形成的任何轻气体层都可能早期就被剥离。”

温室效应下的液态水

次生大气层的存在可能意味着液态水的稳定性，进一步推测这些液体水体如何与地球相似的温室效应相关。麻省理工学院博士后研究员安娜·格利登博士指出，TRAPPIST-1e的大气层不太可能以二氧化碳为主，但这并不排除存在温室气体的可能性。

研究考虑到，TRAPPIST-1e可能存在适度的温室效应，从而使得表面温度能够维持液态水。在一个地球大小的行星上，液态水可能呈现为一个全球海洋的形式，或是在恒星照射下形成局部的水体，并以冰的状态存在于行星的另一侧。

未来的研究方向与探索

对TRAPPIST-1e的研究正处于不断深入之中，科学家们计划继续观测系统中的另一颗行星——TRAPPIST-1b，以获得更全面的比较数据。这一系列的观测将为理解系外行星的宜居性及其大气演变提供重要线索。

Néstor Espinoza博士表示，JWST的红外仪器提供了比以往更多的观测细节，并将继续为我们未来的研究提供指导。他说：“在甄别行星的大气层与表面特性方面，细致的观测将是我们接下来的重点。”

随着对TRAPPIST-1e的研究推进，科学家们希望能为寻找外星生命提供更多的证据与可能，揭示更多关于宇宙中宜居世界的秘密。

来源：人工智能学家