大约 40 光年外，一个由七颗地球大小的行星组成的系统围绕着一颗比我们的太阳更冷、更小的恒星运行——这就是 被称为 TRAPPIST-1 的系外行星系统。当这些系外行星 在 2016 年被发现时，天文学家们推测它们有一天可能能够支持人类居住。其中三颗行星位于该恒星的 宜居带，也称为“古迪洛克带”，那里的生命条件可能“刚刚好”。现在，利用詹姆斯·韦伯太空望远镜 (JWST) 的天文学家们在了解其中一颗 可能宜居行星的大气层方面取得了重要进展。
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JWST 的观测排除了晴朗、广阔大气的可能性，未能探测到氢等元素。望远镜的新探测还穿过了该系统中心恒星的干扰，避免了天文学家所说的恒星污染。这些发现的详细信息已在 9 月 22 日发表于《天体物理学杂志快报》的一项研究中进行了阐述。
这项新的研究特别揭示了 TRAPPIST-1 b 的性质，这是离该系统中心恒星最近的系外行星。来自美国和加拿大机构的研究团队使用 JWST 的 NIRISS 仪器在两次凌星期间观测了 TRAPPIST-1 b，当时行星从其恒星前面经过。
研究团队使用了一种称为透射光谱法的技术来深入了解这颗遥远的行星。他们看到了存在于系外行星大气中的分子和原子留下的独特指纹。**“这些是 JWST 获取的 TRAPPIST-1 行星的首次光谱观测，我们为此等待了多年，”** 该研究的合著者、蒙特利尔大学的博士生 Olivia Lim 在一份声明中说道。
过去，太阳系中心的恒星可能会阻碍我们对遥远大气层的理解。这是因为这些太阳会产生“幽灵信号”，欺骗观测者，让他们误以为看到了系外行星大气中的特定分子。这种现象，即恒星污染，是指恒星自身特征对系外行星大气测量值的影响。太阳的黑子和明斑（恒星表面明亮的斑点）会扭曲望远镜探测到的化学指纹。
“除了恒星斑点和明斑造成的污染外，我们还看到了一个恒星耀斑，这是一个不可预测的事件，在此期间恒星会变得更亮几分钟或几小时，”Lim 说。“这个耀斑影响了我们对行星阻挡光量的测量。这种恒星活动信号很难建模，但为了确保我们正确解释数据，我们需要将它们考虑在内。”
该团队还利用这些观测来探索 TRAPPIST-1 b 的一系列大气模型。他们排除了不存在云层、富含氢气大气的可能性，这意味着 TRAPPIST-1 b 可能没有围绕其的晴朗、广阔的大气层。然而，数据并不能自信地排除存在较稀薄大气的可能性，例如由纯水、二氧化碳或甲烷组成的大气层。
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据该团队称，这一结果强调了在规划未来对所有系外行星系统进行观测时考虑恒星污染的重要性。对于像 TRAPPIST-1 这样的系统尤其如此，因为该系统围绕着一颗红矮星运行，红矮星可能特别活跃，频繁发生耀斑事件和出现黑子。
需要更多的观测来确定这颗系外行星究竟被什么样的气氛所包围，以及它是否能够支持人类生命。“这只是对这个独特行星系统即将到来且有待分析的众多观测中的一小部分，”该研究的合著者、蒙特利尔大学天文学家 René Doyon 在一份声明中说道。“这些初步观测凸显了 NIRISS 和 JWST 在探测岩石行星周围稀薄大气层方面的强大能力。”
