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[科技] 韦布空间望远镜：那颗行星上全是海，而且正在沸腾…

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谁谁那个谁 发表于 2024-3-11 18:37:42 | 只看该作者 打印 上一主题 下一主题
 
天文学家观察到，有一颗遥远行星似乎完全被汪洋深海所覆盖。
该系外行星名为亚海王星TOI-270d，距地球约70光年，其半径是地球半径的2倍。美国宇航局（NASA）韦布空间望远镜（JWST）的观测揭示了这颗系外行星大气中水蒸气以及甲烷和二氧化碳的化学特征。科学家表示，它的化学组成堪比一个覆盖全球表面的海洋世界，一个富含氢的大气层。
这一新发现推动了对地球以外宜居之地的探索。



韦布空间望远镜：那颗行星上全是海，而且正在沸腾… 第1张图片

此项新工作刊载于《天文学和天体物理学快报》（Astronomy and Astrophysics Letters），文章作者之一、剑桥大学天文研究所系外行星科学教授尼库·马杜苏丹（Nikku Madhusudhan）表示：“海洋温度可能高达100摄氏度或更高。在高气压下，如此灼热的海洋仍然可能是液体，但尚不清楚它是否宜居。”马杜苏丹等人的观点遭到了加拿大科学家团队的质疑，后者对TOI-270d也进行过观测，并发了现相同的大气化学物质，但他们认为这颗行星过热，可能高达4000摄氏度，这不足以让液态水存在——更可能是岩石表面，被由氢气和水蒸气组成的极为稠密的大气层包裹。

无论哪方观点更站得住脚，这些最新观测成果都展现了韦布空间望远镜对太阳系外行星性质的惊人洞见。韦布望远镜捕获经过轨道行星大气层过滤的星光，进而详细分析存在的化学元素。由此，天文学家可以了解行星表面的状况，以及存在生命的可能性。



TOI-270d表明被海洋覆盖的证据基于不存在氨。根据基础化学的理论，氨应该在富含氢的大气中自然存在，但氨又极易溶于水，因此如果大气下方有海洋，大气里的氨就会耗尽。马杜苏丹指出：“一种解释是，TOI-270d是一个所谓的‘氢海’星球（hycean world）——在富含氢的大气层下有一片深海。”
韦布空间望远镜：那颗行星上全是海，而且正在沸腾… 第2张图片


艺术家想象中的氢海星球表面

不过TOI-270d的环境条件比之地球大不一样。TOI-270d被恒星潮汐锁定，因此它有一面永远对着恒星，另一面则永远处于黑暗，这就形成了极端的温度差异。马杜苏丹表示：“白昼面的海洋会非常热，黑夜面可能存在宜居条件。”然而，这个大气层令人窒息，其气压数十倍甚至数百倍于地球表面，而且蒸汽从海洋中滚滚而出。海洋深度可能达到数十至数百公里，海底是冰层，压力巨大，冰下则是岩石。加拿大蒙特利尔大学的比约恩·本内克（Björn Benneke）教授对这颗行星进行了额外的观测，并对氢海星球假说提出质疑：
“在我们看来，温度太高了，水不可能以液态形式存在。此外，大气里似乎含大量水蒸气，过多的水蒸气让海洋的存在显得不合理。TOI-270d地表温度可能达到4000摄氏度，水处于超临界状态，液体和气体之间的区别变得模糊。它就像一种又稠又热的液体。”

马杜苏丹团队和本内克团队都探测到了二硫化碳。这种化合物少量地天然存在于煤焦油与原油中，与地球上的生物过程有关，但也可以其他非生物相关的方式获得。除此之外，两个团队都没发现另一种生物特征分子，二甲基硫醚（DMS）。马杜苏丹表示：“我们不能直接将二硫化碳与生物活性相联系。在富含氢气的大气里，它是容易出现的。不过，我们如果能测量这种独特的分子，就有希望在未来测量行星的宜居性。我们需要非常小心地传达关于此类天体的发现。公众很容易认为我们已经找到了生命。”
英国开放大学的天文学家乔·巴斯托博士（Jo Barstow，未参与相关工作）表示：“关于TOI-270d的观察确实令人兴奋，因为它展现了全新的环境，我们还没在太阳系中见过同类环境。”
韦布空间望远镜：那颗行星上全是海，而且正在沸腾… 第3张图片


艺术家想象中的詹姆斯·韦布空间望远镜

巴斯托还指出，通过进一步观测以确定大气中水蒸气的丰度将有助于论证海洋存在的可能性。“两个团队各自独立的数据分析竟给出了相同的化学组成，这太棒了。”


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