美国国家航空航天局 (NASA) 的詹姆斯·韦伯空间望远镜 (JWST) 继续其科学发现的火热夏季，首次清晰地发现了系外行星大气层中的二氧化碳。这些发现已被接受发表在《自然》杂志上。太阳系外行星，即系外行星，是我们太阳系以外的任何行星。其中大多数行星像地球围绕太阳一样围绕着其他恒星运行，但一些自由漂浮的系外行星（也称为流浪行星）则围绕银河系中心运行，不与任何其他恒星相连。
这一新发现意味着，具有里程碑意义的 JWST 可能能够在未来探测和测量较小岩石行星稀薄大气层中的二氧化碳等关键分子。这类数据让科学家们能够深入了解银河系行星的形成、构成和演化。
系外行星WASP-39b 于 2011 年首次被发现。七年后，NASA 的哈勃和斯皮策空间望远镜在 WASP-39b 的大气层中探测到水蒸气、钠和钾，揭示了这颗行星周围的情况。2022 年，它成为首颗由 JWST 研究的系外行星。
WASP-39b 距离地球约 700 光年，是一颗炙热的气态巨行星，质量与土星相当，但直径比木星（我们太阳系中最大的行星）大 1.3 倍。这颗行星的膨胀部分是由于其表面温度高达约 1600 华氏度（900 摄氏度），因此得名“热土星”。WASP-39b 处于永恒的夏天，因为它围绕其母恒星运行得非常近，这与我们太阳系中较冷、较紧凑的气态巨行星不同。它离恒星如此之近，以至于完成一次绕恒星的轨道公转，或称为一个“年”，仅需四个多地球日。
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WASP-39b 的最初发现是通过地面探测到的其母星周期性变暗的光线。这是指当行星从其母星前方经过时，母星的光线会变暗，就像在日食期间一样。凌星，或这种类似日食的事件，可以为研究人员提供探测行星大气的绝佳机会。
根据 NASA 的说法，不同的气体吸收不同组合的颜色，这意味着研究人员“可以通过分析光谱中不同波长传输光线的微小亮度差异，来确定大气层到底是由什么组成的”。WASP-39b 膨胀的大气层和频繁的凌星使其成为一种称为透射光谱技术的理想目标。
该团队使用了JWST 的近红外光谱仪 (NIRSpec) 进行观测。“数据一出现在我的屏幕上，那惊人的二氧化碳特征就吸引了我，”约翰斯·霍普金斯大学研究生、JWST 凌星系外行星科学研究团队成员 Zafar Rustamkulov 在一份声明中说，该团队进行了这项研究。“这是一个特殊的时刻，标志着系外行星科学进入了一个重要的新阶段。”
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根据 NASA 的报告，测量系外行星透射光谱中 3 至 5.5 微米范围内如此多单一颜色的微小亮度差异，对研究人员来说是首次。当测量系外行星中的气体、水、甲烷和二氧化碳含量时，能够获取这一光谱部分至关重要。
“在 WASP-39 b 上探测到如此清晰的二氧化碳信号，预示着在探测更小的、类地行星的大气层方面前景光明，”项目负责人、加州大学圣克鲁兹分校的 Natalie Batalha 在 NASA 的声明中说。
对科学家来说，了解行星大气层的构成很重要，因为它提供了了解其起源和演化的窗口。“二氧化碳分子是行星形成历史的敏感示踪剂，”研究团队成员、亚利桑那州立大学的 Mike Line 在 NASA 的声明中说。“通过测量这种二氧化碳特征，我们可以确定形成这颗气态巨行星时，使用了多少固体物质与多少气态物质。在未来十年，JWST 将对各种行星进行这项测量，从而深入了解行星形成的细节以及我们自己太阳系的独特性。”
