詹姆斯·韦伯捕捉到系外行星大气层中的首次化学反应

2022-11-23 08:49 来源：互联网作者：某年某月

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手游巴士（www.shouyoubus.com）2022年11月23日讯:光年外的系外行星正如太阳光在大气中形成臭氧一样，恒星发出的光
形成二氧化硫
，为追踪维持生命的行星提供了标准

詹姆斯韦伯太空望远镜首次证实，即使在太阳系外的系外行星上，阳光也会与大气发生反应，产生新的物质，就像在地球上一样。以同样的方式分析一颗系外行星的大气层，有望发现它是否是生命可以生存的环境。

美国国家航空航天局（NASA， NASA）23日宣布，“詹姆斯·韦伯太空望远镜首次成功分析了构成太阳系外系外行星大气层的所有化学成分。”

James Webb 是美国、欧洲和加拿大历时25年耗资13万亿韩元研制的最大太空望远镜。它于去年圣诞节发射升空，今年1 月抵达距地球150万公里的观测点。

◇在确认光在系外行星大气层中产生二氧化硫

之前，哈勃太空望远镜或斯皮策太空望远镜已经捕捉到系外行星上的分子，但这一次，构成系外行星大气层的整个原子和分子已经被首次公开。特别是，还首次证实即使在系外行星上，来自像地球一样绕轨道运行的恒星发出的光也会在大气中引起光化学反应。

当天，由来自世界各地的约300 名科学家参与的国际联合研究小组在论文预出版网站 archive（ aRxiv ）召开。) 发表了五项研究的结果。7月，研究团队利用詹姆斯·韦伯太空望远镜对距离地球700光年的WASP-39b系外行星进行了40多个小时的观测（1光年约9.46万亿千米，光一年传播的距离） . WASP-39 b 是一颗像土星一样的气体行星。它的质量大约是木星的三分之一。正如地球绕太阳公转一样，WASP-39每四天绕恒星公转一次。这意味着它绕恒星运行的距离是水星与太阳之间距离的八倍。因此，地球的温度达到900摄氏度。研究人员使用一种称为透射光谱的方法分析了系外行星的大气层。当行星经过时，恒星发出的光穿过大气层。构成大气的不同物质吸收不同波长的光。科学家使用 James Webb 的四台红外相机捕捉恒星经过系外行星时发出的光的波长如何变化，并确定大气的成分。

WASP-39 b 系外行星的大气层由 James Webb 的红外相机之一分析。二氧化硫、水、二氧化碳、一氧化碳、钠、钾等是通过吸收恒星发出的光而被识别出来的。/美国航空航天局，欧洲航天局，加拿大航空航天局
詹姆斯·韦伯 (James Webb) 是第一个在系外行星大气层中捕捉到二氧化硫的人。科学家解释说，来自恒星的光与大气发生化学反应，产生二氧化硫。光首先将大气中的水分子分解成氧气和氢气。它们随后与硫化氢反应形成二氧化硫。

二氧化硫分析论文的第一作者、英国埃克塞特大学柴尚民博士说：“我们首次在一颗系外行星上观测到大气中的光化学反应。”透露此外，还捕获了水、二氧化碳和一氧化碳等分子，以及钠和钾等原子。

在NASA分发的一份新闻稿中，加州大学圣克鲁斯分校的 Natalie Bartala 教授说，“我们同时用多种仪器观测了系外行星，并分析了迄今为止未知的所有紫外线波长。”“这些数据是游戏规则改变者。（这将是游戏规则改变者，将改变研究游戏的数据）”他说。德国马克斯·普朗克天文研究所所长劳拉·克雷德伯格当天对《自然》杂志表示，“我们之前研究过很多系外行星，但从未见过这样的数据。”

◇建立追踪生命的参考点——

可持续行星科学家们认为，WASP-30 b 行星是很久以前由称为星子的小天体在比现在更远的地方融合在一起而形成的。加州大学圣克鲁斯的 Kazumasa Ono 博士说：“高氢硫比是因为微行星在融合时将硫转移到大气中。”他解释道。

系外行星在远离恒星的地方以冰的形式吸收了大量的水，比如木星在太阳系中的位置。研究人员计划通过进一步研究找出这颗系外行星以何种速度移动到当前位置。

最重要的是，这项研究有望成为寻找可以维持生命的系外行星的重要垫脚石。领导国际联合研究团队的美国芝加哥大学教授雅各布·比恩当天对《自然》杂志表示，“发生在大气层中的光化学反应是生命可以生存的系外行星的重要过程，就像在地球上一样“它可以成为寻找人类居住的系外行星的参考点。”

系外行星产生二氧化硫的过程类似于阳光与地球大气反应形成臭氧层的过程。臭氧层阻挡来自太空的高能紫外线，使生命得以存在。科学家们正在追踪哪些系外行星具备支持生命存在的条件，例如地球。

在过去的30年里，已经发现了5000多颗系外行星。双30%，和这颗系外行星一样，是一颗气态行星。它是一颗类地行星，只有 4% 的类地尺寸，同样由岩石组成。一个代表性的例子是2016 年发现的围绕一颗名为“TRAPPIST - 1 ”的矮星运行的四颗行星。Trappist -1行星不仅距离地球40光年，而且在液态水可以存在的距离内绕恒星运行，因此据估计比其他任何地方都更有可能存在生命。NASA表示，“这一发现对于证明詹姆斯·韦伯的观测设备可以分析所有系外行星，甚至是TRAPPIST -1这样的类地行星具有重要意义。”

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