让人失望！40.7光年外这颗“超级地球”没有大气层，温度达230℃

在太阳系之外发现其他行星早已不是新鲜事，天文学家更想知道的是，那些系外行星之中有没有像地球那样的——表面覆盖着大气层，地表上有大量的液态水，最重要的还存在生命。

虽然宇宙中可能存在超乎想象的外星生命形式，但因为地球是人类目前已知唯一有生命存在的星球，太阳系的其他星球上都没有发现存在生命，所以在寻找外星生命时，地球的条件就会成为重要的参考。要是系外行星是宜居的，也许能成为未来人类在宇宙中的第二家园。

目前，已知有70余颗潜在宜居的系外行星，其中最令天文学家感兴趣之一的当属TRAPPIST-1系统中的几颗“超级地球”。在TRAPPIST-1系统中，存在7颗岩质行星，是除太阳系外已知拥有最多行星的系统。

TRAPPIST-1距离地球大约40.7光年，在宇宙尺度下，这算是太阳系的近邻。TRAPPIST-1是一颗红矮星，质量只有太阳的9%。

质量越低的恒星，每秒产生的能量越少，所以温度也越低。这颗红矮星的表面温度只有2290℃，比太阳表面温度低了3200℃。

虽然TRAPPIST-1比太阳冷了很多，但它周围的7颗行星都离主恒星非常近，所以行星可以接收到足够多的热量来维持表面温度。距离最近的TRAPPIST-1b轨道半径只有172万公里，公转周期仅为1.5天，其质量为地球的1.38倍，这是一颗超级地球。

距离最远的TRAPPIST-1h轨道半径也只有926万公里，公转周期为18.8天。如果把这几颗行星放到太阳系，它们的轨道都在水星的内侧。

此前，由于光学望远镜的观测能力有限，并且恒星的亮度是行星的成百上千倍，所以天文学家无法进一步对该行星系统开展深入研究。

直到詹姆斯·韦伯太空望远镜（JWST）的到来，终于有机会揭开这个系统的神秘面纱。

根据发表于《自然》（Nature）杂志的一项新研究[1]，天文学家利用韦伯望远镜的中红外设备，对该系统最内侧的行星进行观测，想要知道这颗行星是否拥有大气层。不过，即便是强大的韦伯望远镜，也无法直接观测到遥远系外行星的大气层，只能通过间接方法。

韦伯先是观测了TRAPPIST-1和1b发出的光，然后等到行星转动到恒星的背后，再观测恒星的光。通过两次观测结果，扣除掉恒星光之后，剩下来就是行星发出的光。

根据TRAPPIST-1b发出的红外辐射量来计算，这颗行星的表面温度高达230℃。由于这颗行星被潮汐锁定，一侧永远被照亮，另一侧永远是黑夜。如果它的表面存在大气层，那么，黑夜和白天两侧就会进行热量传递，白天那一侧的温度就不可能高到230℃，这意味着这颗行星的表面并没有覆盖着大气层。

该研究主导者、美国宇航局（NASA）天体物理学家Thomas Greene表示 ：“一些理论小组预测，这颗行星会有稠密的大气层，而另一些人则认为可能没有。看到它没有大气层，我更感到失望而不是惊讶。”

根据这项新研究，没有大气层的TRAPPIST-1b不可能是宜居的，表面没有液态水，至少不存在类似于地球生命的外星生命。不过，该系统中的1d、1e、1f、1g四颗行星都被认为处在宜居带内，未来可以对它们的大气层进行观测，从而探究它们是否宜居。

当然，我们更希望能亲眼去看看这个独特的行星系统。但对于目前人类来说，这是遥不可及的梦想。因为40.7光年的距离对于我们来说还是太远了，这相当于385万亿公里，以旅行者1号每秒17公里的速度，飞到那里需要72万年的时间。即便速度能达到光速的10%，飞到那里也要407年的时间，这已经远超人类的寿命。

参考文献

[1] Thomas P. Greene, Taylor J. Bell, Elsa Ducrot, Achrène Dyrek, et al. Thermal Emission from the Earth-sized Exoplanet TRAPPIST-1 b using JWST, Nature, 2023, DOI: 10.1038/s41586-023-05951-7.