40光年外超級地球擁有含水分的大氣

  藝術家的構想圖展示了外行星GJ 1214b和兩顆假設衛星的運行情況。這個超級地球環繞一個距地球40光年遠的恆星運行。它約是地球直徑的2.6倍,其重量幾乎是地球的7倍。

  對一個距地球40光年遠的“超級地球”進行的藍光觀測顯示,這個遙遠世界擁有厚而潮濕同時富含水分的大氣。

  日本天文學家用斯巴魯望遠鏡觀測這個位於銀河中心的超級地球的行星凌日。天文學家以前證實這是一個有濃密大氣的外星世界,但未能確定它的大氣以氫還是水蒸氣為主。日本天文學家的發現證明,這個超級地球所擁有的大氣富含水而不是氫。

藝術家用藍光展現了GJ 1214 b的行星凌日。籃球代表主恆星GJ 1214,它前方右側的黑球是GJ 1214 b。

  超級地球是環繞一顆太陽系外的恆星運行的外行星,比地球大,但比天王星或海王星等冰巨星小。它們的行星凌日可使科學家發現這顆恆星亮度中波長的變化,從而獲知這顆行星的大氣成分。如果科學家可以確認一個超級地球主要的大氣成分,就能找出這顆行星的出生地和形成歷史。

  

  GJ 1214b是更廣為人知的超級地球之一。Mearth項目的科學家2009年發現它。這個超級地球約是地球直徑的2.6倍,其重量幾乎是地球的7倍。它以200萬公里的距離每隔38小時進入一顆紅矮星的軌道。天文學家估計,這使它的溫度高達230攝氏度。天文學家2012年在GJ 1214b穿越主恆星前方時用哈勃太空望遠鏡觀測到它。

  行星凌日期間,這顆恆星的光穿透這顆行星的大氣,這為科學家瞭解氣體成分提供重要線索。這些科學家發現,GJ 1214b的光譜在大範圍波長上毫無特色,這表示這顆行星的濃密大氣有水蒸氣。天文學家通過斯巴魯望遠鏡發現光波長內的瑞利散射十分虛弱。他們認為,這為它擁有水占主導地位的大氣提供“強有力證據”。

  致使瑞利散射虛弱的另一個可能性是這顆外行星有氫占主導地位的大氣,但天空中漂浮著大片雲彩。光粒子在沒有改變波長的情況下在一種媒介中分散時,就出現瑞利散射。在GJ 1214b一樣富含水分的大氣中,瑞利散射的影響要比在氫占主導地位的大氣中產生的影響小得多。

如果天空有氫占主導地位的大氣,瑞利散射就會把超級地球大氣的藍光散開。中間照片顯示,瑞利散射在富含水的大氣中變得更弱。最下面的照片展示了天空中有大片雲彩時發生的情景。

  迄今為止,天文學家共發現800多顆外行星,同時認為其中12顆可能擁有適宜居住的環境。研究人員說銀河中可能有1000億顆地球一樣的行星。但天文學家稱,GJ 1214b的溫度太高,可能不適合生命存活。





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