人类电视信号可到达系外行星——“超级地球”,表面大部被深海覆盖

美国芝加哥大学天文与天体物理学系的研究人员报告称他们首次精确测定了一颗围绕其它恒星运行的“超级地球”型系外行星的大气模式。

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GJ1214b是一颗最近被发现的类地行星。它距离地球40光年,表面四分之三都被深海覆盖。这是人类第一次在太阳系外发现的饱含液态水的行星,与此并存的却是常年190度的高温。行星的发现者大卫·沙博诺认为,GJ1214b上充满灼热而浓厚的水蒸气,这样的环境也许并不适合地球形态的生命存在,但有可能发现其他形态的生命。

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这颗系外行星编号为GJ1214b,其质量介于地球与海王星之间,因此在天文学上被归入“超级地球”一类。近期进行的一项对系外行星的搜寻计划显示这类系外行星在银河系中可能是最为常见的类型。由于这一类型的行星在我们太阳系中找不到对应的参照行星,因此我们对其自然系统的本质所知甚少。

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此前对GJ 1214b进行的研究给出了这颗行星大气性质的两种可能解释。其大气层可能完全由水汽或某些其他类型的较重的分子组成,或者另一种可能是其大气中存在大量高层云,阻碍了对其下部大气情况的观察。

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但现在,一个由芝加哥大学天文学家罗拉·克莱德伯格(Laura Kreidberg)和雅各布·比恩(Jacob Bean)组成的研究组借助哈勃空间望远镜收集的数据明白无误的检测到了行星GJ 1214b大气中云层存在的证据。此次哈勃空间望远镜在11个月的时间内花费长达96个小时的进行观测。事实上这是哈勃望远镜项目在单个系外行星目标进行的最长时间观测。

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GJ 1214b距离地球大约40光年,位于蛇夫座。由于这种较近的距离,加上它围绕运转的恒星质量又比较小,使GJ 1214b成为从地球最容易开展观测的超级地球类系外行星。它每38个小时就会遮掩它的母星一次,此时阳光穿过其大气层。这就给了天文学家们一次绝好的机会来研究其大气的各项特征。

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克莱德伯格,比恩和他们的同事们使用哈勃空间望远镜精确测得GJ 1214b的红外波段光谱,并在其中检测到确凿证明大气高层云存在的证据。这些云层遮蔽了这颗行星大气成分的信息,并阻碍我们对其低层大气运动模式以及地表形态的观察。CoRoT-7b行星之所以被天文学家认为是一颗罕见的岩石系外行星,是因为天文学家在地球上进行凌日观测时发现它呈现暗淡色。天文学家通过凌日法能够计算出行星的体积和密度,查邦纽的研究小组认为CoRoT-7b很可能是一个具有固体内核的“水世界”,此外它还具备一个密集的大气层,大气层是由氢气和氦气构成。

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随后在2012年至2013年,研究组申请了哈勃空间望远镜的观测时间,这次的观测让研究组得以从这两种可能性中做出区分。哈勃望远镜进行的观测的一个重要结果是,它没有能在这颗行星的大气中检测到任何化学分子信号。这一点让研究组得以排除这颗行星大气中没有云,而完全由水汽,甲烷,氮气,二氧化碳或一氧化碳构成的可能性。

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大卫·沙博诺在哈佛大学天体物理研究中心(CFA)领导一只国际天文研究团队,寻找类地行星是他的主要工作之一。最近,沙博诺的团队在距离地球40光年的地方发现了一颗类地行星,他们将这颗行星暂时命名为GJ1214b。12月17日,《自然》杂志刊登了关于行星GJ1214b的所有数据,而《时代》则报道说,在这个发现行星根本不足为奇的年代里,GJ1214b还是会以其“不同寻常”的特征,“占据各大媒体的首页”。因为这颗行星跟之前天文学家发现的所有太阳系外行星相比,尺寸理想,温度也还算适宜,最重要的是,这颗行星75%的区域都被深海覆盖着。这是我们迄今为止在在地球之外发现的第一颗饱含液态水的星球。

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美国宇航局未来将发射下一代大型空间望远镜“詹姆斯·韦伯”(JWST),这架望远镜将在未来数年内完成并发射。一旦发射升空,它将大大加强天文学家们在这方面的观测能力。克莱德伯格表示:“展望未来,詹姆斯·韦伯空间望远镜将是革命性的。其强大的观测能力将让我们窥视像GJ 1214b这类行星大气中的云层结构。更重要的是,它将让我们真正有能力对那些距离比较近的太阳系外类地行星开展观测。

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