測一測超級地球上都有哪些氣體

距離地球40光年的天蟹座55 e，大氣主要由氫和氦構成，不含水蒸氣，卻可能含有一定的過氧化氫。這是天文學家首次測出了一顆超級地球的大氣成分。圖片來源：ESA/Hubble, M. Kornmesser

天文學家第一次在一類被稱為超級地球的太陽系外行星上分析出了大氣成分。藉助哈勃空間望遠鏡採集的數據和全新的分析技術，天文學家發現太陽系外行星巨蟹座55 e擁有一個乾燥的大氣層，沒有任何水蒸氣存在的跡象。發表在《天體物理期刊》（Astrophysical Journal）上的這一結果表明，那顆超級地球的大氣層主要由氫和氦構成。

由英國倫敦大學學院的科學家領導的一個國際科研團隊，對鄰近的太陽系外行星巨蟹座55 e進行了觀測。這是一顆質量相當於地球8倍的超級地球，繞著名為巨蟹座55的恆星旋轉，距離地球大約40光年。

藉助哈勃空間望遠鏡上第三代廣域照相機所作的觀測，這些科學家能夠分析這顆太陽系外行星的大氣。這是他們首次在一顆超級地球的大氣層中檢測出氣體成分。分析結果使得該團隊能夠細緻地檢驗巨蟹座55 e的大氣，揭示出其中的氫和氦，但沒有水蒸氣。只有使用新開發的處理技術，才有可能得到這些結果。

英國倫敦大學學院的博士研究生安傑洛斯·席亞瑞斯（Angelos Tsiaras）解釋說，「這個結果非常激動人心，因為這是第一次我們有能力獲得光譜指紋，來顯示一顆超級地球的大氣層中存在哪些氣體。」他和同事因戈·瓦爾德曼（Ingo Waldmann）、馬爾科·羅凱托（Marco Rocchetto）一起開發了這種分析技術。席亞瑞斯還說，「對天蟹座55 e的觀測表明，這顆行星設法從最初形成它的星雲中汲取了大量的氫和氦。」

天蟹座55 e這樣的超級地球，被認為是銀河系中最普遍存在的一類行星。之所以獲得「超級地球」這樣一個名稱，是因為它們的質量比地球要大，與太陽系裡的氣態巨行星相比卻又小得多。哈勃望遠鏡上的第三代廣域照相機已經觀測過另外兩顆超級地球的大氣，但此前的研究都沒能獲得光譜特徵。

然而，天蟹座55 e是一顆不同尋常的超級地球，因為它環繞母星旋轉的軌道非常之近。這顆太陽系外行星上的一年只有18個小時，表面溫度據信可達2000℃。由於這顆太陽系外行星在這麼近的距離上環繞它相對明亮的母星旋轉，該團隊才能夠利用新的分析技術，在這顆行星從母星前方經過時，提取出有關這顆行星的信息。

同樣來自英國倫敦大學學院的喬凡娜·提內蒂（Giovanna Tinetti）說，「這個結果讓我們首次一窺超級地球的大氣層。現在，我們有了線索能夠了解這顆行星的現狀、形成及演化，這對天蟹座55 e和其他超級地球都意義重大。」

有趣的是，數據還暗示這顆行星的大氣中存在過氧化氫，這是富碳大氣層的標誌之一。

比利時荷蘭語天主教魯汶大學的奧莉維婭·文托（Olivia Venot）說，「過氧化氫的這一含量可能暗示，大氣層中的碳氧比非常高。」文托開發出了天蟹座55 e的大氣化學模型，用來支持對這一觀測的分析。

英國倫敦大學學院的喬納森·丁尼生（Jonathan Tennyson）總結說，「如果未來幾年內，下一代紅外望遠鏡能夠證實過氧化氫和其他分子的存在，那就可以支持這樣一種理論——這顆行星確實富含碳元素，是一個非常奇特的地方。不過，過氧化氫或氰化氫都是劇毒物，所以我可不願意生活在這樣一顆行星上。」（編輯：Steed）