美國芝加哥大學天文與天體物理學系的研究人員報告稱他們首次精確測定了一顆圍繞其它恆星運行的“超級地球”型系外行星的大氣模式。
GJ1214b是一顆最近被發現的類地行星。它距離地球40光年，表面四分之三都被深海覆蓋。這是人類第一次在太陽系外發現的飽含液態水的行星，與此並存的卻是常年190度的高溫。行星的發現者大衛·沙博諾認為，GJ1214b上充滿灼熱而濃厚的水蒸氣，這樣的環境也許並不適合地球形態的生命存在，但有可能發現其他形態的生命。
這顆系外行星編號為GJ1214b，其質量介於地球與海王星之間，因此在天文學上被歸入“超級地球”一類。近期進行的一項對系外行星的搜尋計劃顯示這類系外行星在銀河系中可能是最為常見的類型。由於這一類型的行星在我們太陽系中找不到對應的參照行星，因此我們對其自然系統的本質所知甚少。
此前對GJ 1214b進行的研究給出了這顆行星大氣性質的兩種可能解釋。其大氣層可能完全由水汽或某些其他類型的較重的分子組成，或者另一種可能是其大氣中存在大量高層雲，阻礙了對其下部大氣情況的觀察。
但現在，一個由芝加哥大學天文學家羅拉·克萊德伯格(Laura Kreidberg)和雅各布·比恩(Jacob Bean)組成的研究組藉助哈勃空間望遠鏡收集的數據明白無誤的檢測到了行星GJ 1214b大氣中雲層存在的證據。此次哈勃空間望遠鏡在11個月的時間內花費長達96個小時的進行觀測。事實上這是哈勃望遠鏡項目在單個系外行星目標進行的最長時間觀測。
GJ 1214b距離地球大約40光年，位於蛇夫座。由於這種較近的距離，加上它圍繞運轉的恆星質量又比較小，使GJ 1214b成為從地球最容易開展觀測的超級地球類系外行星。它每38個小時就會遮掩它的母星一次，此時陽光穿過其大氣層。這就給了天文學家們一次絕好的機會來研究其大氣的各項特徵。
克萊德伯格，比恩和他們的同事們使用哈勃空間望遠鏡精確測得GJ 1214b的紅外波段光譜，並在其中檢測到確鑿證明大氣高層雲存在的證據。這些雲層遮蔽了這顆行星大氣成分的信息，並阻礙我們對其低層大氣運動模式以及地表形態的觀察。CoRoT-7b行星之所以被天文學家認為是一顆罕見的岩石系外行星，是因為天文學家在地球上進行凌日觀測時發現它呈現暗淡色。天文學家通過凌日法能夠計算出行星的體積和密度，查邦紐的研究小組認為CoRoT-7b很可能是一個具有固體內核的“水世界”，此外它還具備一個密集的大氣層，大氣層是由氫氣和氦氣構成。
隨後在2012年至2013年，研究組申請了哈勃空間望遠鏡的觀測時間，這次的觀測讓研究組得以從這兩種可能性中做出區分。哈勃望遠鏡進行的觀測的一個重要結果是，它沒有能在這顆行星的大氣中檢測到任何化學分子信號。這一點讓研究組得以排除這顆行星大氣中沒有云，而完全由水汽，甲烷，氮氣，二氧化碳或一氧化碳構成的可能性。
大衛·沙博諾在哈佛大學天體物理研究中心（CFA）領導一隻國際天文研究團隊，尋找類地行星是他的主要工作之一。最近，沙博諾的團隊在距離地球40光年的地方發現了一顆類地行星，他們將這顆行星暫時命名為GJ1214b。12月17日，《自然》雜誌刊登了關於行星GJ1214b的所有數據，而《時代》則報道說，在這個發現行星根本不足為奇的年代裡，GJ1214b還是會以其“不同尋常”的特徵，“佔據各大媒體的首頁”。因為這顆行星跟之前天文學家發現的所有太陽系外行星相比，尺寸理想，溫度也還算適宜，最重要的是，這顆行星75%的區域都被深海覆蓋著。這是我們迄今為止在在地球之外發現的第一顆飽含液態水的星球。
美國宇航局未來將發射下一代大型空間望遠鏡“詹姆斯·韋伯”(JWST)，這架望遠鏡將在未來數年內完成併發射。一旦發射升空，它將大大加強天文學家們在這方面的觀測能力。克萊德伯格表示：“展望未來，詹姆斯·韋伯空間望遠鏡將是革命性的。其強大的觀測能力將讓我們窺視像GJ 1214b這類行星大氣中的雲層結構。更重要的是，它將讓我們真正有能力對那些距離比較近的太陽系外類地行星開展觀測。
閱讀更多 三盞茶評說 的文章
