人类首次探测到“超级地球”，詹姆斯·韦伯太空望远镜首次探测到系外行星大气层

据中国科普报报道，天文学家近日利用詹姆斯·韦伯太空望远镜（JWST）首次在太阳系外的一颗岩石行星上探测到富含二氧化碳或一氧化碳的大气层。尽管该行星可能被岩浆海洋覆盖，无法维持生命，但研究它可以增进我们对地球早期历史的了解。相关论文于2024年5月8日发表在《自然》杂志上。

詹姆斯·韦伯太空望远镜（JWST）是美国、欧洲和加拿大联合研制的太空望远镜，主要在红外波段进行观测，历时20多年，耗资超过100亿美元，是有史以来建造的最昂贵、功率最强、规模最大的太空望远镜。该望远镜于2021年发射，旨在提供更高的红外分辨率和灵敏度，以观测更深的宇宙。

艺术家对 55 巨蟹座 e 星的印象图，该星非常靠近其恒星。图片来源：Mark Garlick/科学图片库

不过巨蟹座55 e并不是詹姆斯·韦伯太空望远镜发现的，它是20年前（2004年）在巨蟹座55号恒星（2015年国际天文学联合会将其命名为哥白尼星）周围发现的第四颗行星。目前，围绕这颗恒星已经发现了五颗行星（分别是b、c、d、e、f），这些行星都是通过径向速度法（即通过探测恒星和行星相互旋转引起的径向速度变化）发现的。

2011年发现的巨蟹座55 e凌日现象进一步证实了这颗行星的存在。巨蟹座55 e围绕一颗与太阳相似的恒星运行，是一颗超级地球，其半径约为地球的两倍，质量是地球的八倍多，大气层只有地球半径的百分之几。

人类首次发现太阳系外恒星

类地行星的大气成分

JWST的贡献其实就是发现这颗行星表面含有富含碳和氧元素的大气层，这意味着一个新的里程碑，这是人类第一次探测到太阳系外类地行星的大气成分，并判定其为“次级大气层”。

所谓“次生大气”是相对于原始大气而言的。行星的原始大气是指行星形成初期因引力而被吸收的大气，主要成分是氢和氦（因为这两种是宇宙中最丰富的）。但氢和氦非常轻，对于地球这样的普通岩质类地行星来说，其引力较小，不足以将这些轻气体完全束缚住，因此这些原始的轻气体会逐渐逃逸回太空。

次生大气是后来从行星内部释放出来的气体，比如通过火山喷发。这些气体主要含有“重”元素，比如碳和氧。重气体不易逸出，逐渐堆积并保存在行星表面。我们地球上的大气层就是从次生大气逐渐演变而来的。

这个“超级地球”

它会成为人类的下一个家园吗？

目前的观测技术还无法直接拍摄如此小的行星，看清它的外观。不过，天文学家可以通过行星的特性推断出它的外观。

55巨蟹座e可以简单理解为放大版的地球，它与地球有相似之处，比如平均密度相差不大，都是岩质行星，但它的公转周期只有0.74天，与主恒星的距离只有地球与太阳距离的六十分之一。因此，这颗恒星被主恒星“烘烤”，非常炎热，面向恒星的一侧温度超过3000度，表面全是熔融的岩浆，应该无法像地球一样孕育出那么多生命。

未来随着探测技术的不断发展，人类将能够探测到更多类地行星的大气层，通过研究它们的大气成分，并与太阳系行星进行比较，有助于我们更好地了解行星及其大气层的形成和演化。

我们无法回到地球的早期了解它的历史，但如果我们能够探测到不同年龄段的许多类地行星的大气层，我们就可以用它们作为镜子，看看地球的过去甚至未来会是什么样子。