某些地球大小的TRAPPIST-1系外行星的云

红矮星TRAPPIST-1–距离我们约40光年–有7个地球大小的系外行星绕轨道飞行。一项新的研究对这些世界中多少有朦胧或阴天的大气设置了限制。

在前景中,岩石行星的曲线,上面有大气。在背景中,一颗红色的星星。

艺术家’是TRAPPIST-1系外行星之一的概念。一项新的研究对这些引人入胜的,与地球大小有关的,相对较近的世界的大气中的霾或云种进行了限制。图片来自ESO / M。 Kornmesser。

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TRAPPIST-1是已知的最吸引人的系外行星系统之一。两年前,它被发现由 红矮星 有七个环绕地球的地球。虽然我们知道行星存在,’还有很多天文学家’还不知道 实际情况 就像在这些遥远的世界。一个重要的问题涉及他们的气氛。他们是多云的世界吗?他们像金星一样完全被阴霾覆盖吗?还是他们的气氛清晰?

A 新研究 由...领着 莎拉·莫兰(Sarah Moran) 约翰·霍普金斯大学(Johns Hopkins University)的研究表明,至少有一些行星可能具有朦胧或多云的气氛,至少有一颗可能具有清晰的氢气氛。的 同行评审 论文发表于 天文杂志 于2018年11月9日。

来自最近的观察 哈勃太空望远镜 表明有些行星已经变了 光谱特征 在他们的大气中可能表示云或雾。这项新研究试图限制这些观测结果,以进一步确定TRAPPIST-1世界的大气情况。如本文所述:

TRAPPIST-1行星系统是研究M型矮行星的演化和宜居性的极佳候选者。使用哈勃太空望远镜(HST)对系统进行的透射光谱观察表明,最里面的五个行星没有清晰的氢气氛。

七个小行星围绕其恒星运行。

艺术家’TRAPPIST-1行星系统的概念,它包含7个与恒星接近的地球大小的世界。图片来自NASA / JPL-Caltech。

研究人员正在使用透射光谱– aka 吸收光谱 –他们在其中分析当行星经过或经过其主恒星前方时,穿过行星大气层的光中的光谱线。他们专注于TRAPPIST-1 d,e,f和g,将新的计算机模型与Hubble的光谱数据进行了比较。这使他们能够更多地了解可能的雾霾或云雾, 金属性 以及可能的云层高度。

那里’是更重要的一步。然后,他们将结果与 最近的实验室天体物理学实验 研究各种行星温度和大气成分下的霾形成。通过执行此最后一步,研究人员可以确保其极限在物理上是现实的。

结果表明,TRAPPIST-1 d,e和f最有可能具有朦胧或多云的气氛,并且在行星首次形成后继续演化(称为 次要气氛)。 TRAPPIST-1 g可能更容易 原始净氢气氛 –在行星本身形成期间形成,自那时以来相对不变。这个 可能 也适用于TRAPPIST-1 f,但此时此结果尚待解释。从本文:

我们的结果表明,外部TRAPPIST-1行星d,e和f具有次要的,易挥发的大气。

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艺术家’TRAPPIST-1 e的概念,被认为具有高空云层的气氛。现在,科学家们还认为它具有铁芯,并且是7个行星中最有可能在其表面甚至是海洋上积水的表面。图片来自NASA / JPL-Caltech。

从本文:

对于TRAPPIST-1 g,我们不能排除清晰的富氢气氛。我们还模拟了不透明云层和大量重元素对透射光谱的影响。我们确定在12mbar以下的压力下,高海拔云层的富含氢的大气与TRAPPIST-1 d和e的HST观测值一致。对于TRAPPIST-1 f和g,我们不能高度肯定地排除明显的富氢案例。

阴霾 在系外行星的大气中,很难研究行星本身的成分。但是雾霾还可以保护那些行星表面上的假设生命免受其宿主恒星的高能辐射的影响。因此,了解系外行星大气中的气溶胶含量对于能够更多地了解此类奇异世界至关重要。虽然不是行星,但土星’最大的泰坦卫星具有浓厚的大气雾度,由 索林斯 – organic particles –完全遮挡了表面。

TRAPPIST-1行星系统是研究地球大小系外行星大气的绝佳目标,因为其中一个系统中有七个,并且它们离我们的太阳系不太远– only 39.6 光年从宇宙角度来讲,它就在隔壁。

一排大致地球大小的行星,标记为b至h。

围绕TRAPPIST-1轨道运行的7个已知行星的大小比较(外观是艺术家’的概念)。它们的大小都与地球相似,但到目前为止,这些遥远世界的地表条件仍然未知。图片来自NASA。

TRAPPIST-1是一颗冷红矮星,仅比木星稍大。但是所有已知行星的轨道都非常靠近恒星,所以其中一些行星位于 宜居地带 –温度可能使液态水存在于表面的区域。他们是否真的 然而,可居住性仍是未知的,因为它还取决于其他因素,例如有机材料和化学物质,这些因素可能首先使生命开始。

A 先前的研究 这表明该系统中的某些行星可能更像金星而不是地球,而且TRAPPIST-1 e可能最有可能在其表面上有水–也许甚至是海洋(尽管 其他人也可能)。我们太阳系中的三个地球岩石行星的大气层中都存在云层或阴霾,但都不同–火星只有薄薄的云层散射,地球上的云层更大,金星完全包裹在厚厚的云层中。 TRAPPIST-1行星的变化可能也一样,但是需要进一步观察才能发现这一点。

底线:我们仍然不’尚不清楚任何TRAPPIST-1系外行星的情况如何,但科学家们越来越接近找出答案。确定这些世界具有什么样的气氛,可以帮助科学家们了解有关它们的其他细节,以及它们中的任何一个是否可以维持生命。

资料来源:TRAPPIST-1行星的云雾和阴霾限制

通过AAS Nova

保罗·斯科特·安德森