一個國際天文學(xué)家團(tuán)隊首次繪制出距太陽系約39光年遠(yuǎn)的類地行星的氣候圖。這項研究基于詹姆斯·韋布空間望遠(yuǎn)鏡的觀測，聚焦于著名的TRAPPIST-1行星系統(tǒng)中最內(nèi)側(cè)的兩顆行星。觀測結(jié)果表明，這兩顆行星的晝夜溫差均超過500℃，意味著它們很可能不存在大氣層。該成果已發(fā)表于新一期《自然·天文學(xué)》雜志。
TRAPPIST-1行星系統(tǒng)。圖片來源：美國太空網(wǎng)
TRAPPIST-1行星系統(tǒng)。圖片來源：美國太空網(wǎng)
備受天文界關(guān)注的“七兄弟”TRAPPIST-1系統(tǒng)于2016年被發(fā)現(xiàn)。該系統(tǒng)擁有7顆行星，其中多顆與地球質(zhì)量相近，至少有3顆理論上位于其恒星的宜居帶內(nèi)，這使得該系統(tǒng)成為研究行星演化與潛在宜居性的“天然實驗室”。
為紀(jì)念發(fā)現(xiàn)10周年，由瑞士伯爾尼大學(xué)和日內(nèi)瓦大學(xué)學(xué)者主導(dǎo)并作為國家行星研究中心成員的國際團(tuán)隊，利用韋布望遠(yuǎn)鏡對最靠近恒星、受其影響最大的兩顆行星TRAPPIST-1b和TRAPPIST-1c進(jìn)行了持續(xù)紅外觀測。通過連續(xù)60小時、覆蓋行星完整軌道的觀測，韋布精確測量了來自恒星及行星的光通量，首次繪制出此類行星的表面溫度地圖。
數(shù)據(jù)顯示，TRAPPIST-1b的白天面溫度超過200℃，夜晚面則低于-200℃；TRAPPIST-1c的白天面溫度接近100℃，夜晚面同樣極寒。如此懸殊的溫差表明，行星的晝夜兩面之間幾乎沒有熱量傳輸，這強(qiáng)有力地支持了它們?nèi)狈σ粋€能夠有效重新分配能量的大氣層。
這一發(fā)現(xiàn)與理論預(yù)測相符。TRAPPIST-1系統(tǒng)中的行星所圍繞的是一顆紅矮星，距離其極近的行星通常會被潮汐鎖定，即永遠(yuǎn)以同一面朝向恒星。強(qiáng)烈的恒星輻射與粒子流可能剝離了內(nèi)側(cè)行星原始的大氣層，而缺乏大氣層又導(dǎo)致了其極端的氣候。
這一結(jié)果也揭示了紅矮星周圍行星演化環(huán)境的嚴(yán)酷性。不過，天文學(xué)家強(qiáng)調(diào)，這并不意味著整個TRAPPIST-1系統(tǒng)都不具備宜居條件。正如在太陽系中，最靠近太陽的水星沒有大氣層，而更遠(yuǎn)的金星和地球則擁有大氣層。該系統(tǒng)的外側(cè)行星，特別是位于宜居帶內(nèi)的行星，很大可能保有大氣。目前，韋布太空望遠(yuǎn)鏡已開始對位于宜居帶內(nèi)的TRAPPIST-1e行星進(jìn)行觀測，幫助人類更深入地理解行星的最終命運以及地外生命存在的可能性。
