可能適宜居住的Trappist
來源：骨軟筋酥網(wǎng)
時間：2025-12-10 00:58:35
Trappist-1e的一幅插圖顯示，在其行星兄弟姐妹的居住注視下，這顆潛在的適宜宜居系外行星被其紅矮星發(fā)出的強烈輻射剝離了大氣層（圖片來源:uux.cn/Robert Lea）
（神秘的地球uux.cn）據(jù)美國太空網(wǎng)（羅伯特·李）：科學家發(fā)現(xiàn)，一顆潛在宜居星球的居住大氣層正在被剝離，這一過程可能最終導致Trappist-1e星球不適合生命生存。適宜剝離似乎是居住由行星圍繞其紅矮星運行時產(chǎn)生的電流引起的。
這是適宜一個重大發(fā)現(xiàn)，因為Trappist-1系統(tǒng)一直是居住搜尋外星生命的主要目標之一。在Trapp ist-1系統(tǒng)中，適宜這顆系外行星圍繞一顆小型紅矮星運行。居住在該系統(tǒng)中的適宜七個類似地球的巖石世界中，至少有三個位于宜居帶，居住即恒星周圍既不太熱也不太冷的適宜區(qū)域，不允許行星支持液態(tài)水。居住
然而，適宜一顆沒有大氣層的行星無法保存液態(tài)水，即使它位于宜居帶，也稱為“適居帶”。這表明，盡管Trappist-1e可能位于距離地球40光年的紅矮星Trappist-1的宜居帶中，但它的宜居性可能是短暫的。
影響Trappist-1e大氣層的相同現(xiàn)象也可能影響該宜居帶中其他行星的大氣層，這對在該系統(tǒng)中發(fā)現(xiàn)生命的可能性來說是個壞消息。
相關:詹姆斯·韋伯太空望遠鏡揭示，這顆TRAPPIST-1系外行星似乎沒有大氣層——真相可能隱藏在其恒星中
剝離系外行星大氣層的方法
Trappist-1e大約有地球大小，但質量約為地球的0.7倍。它是其恒星的第四顆行星，軌道距離僅為地球和太陽距離的0.028倍，僅用6.1個地球日完成一次軌道運行。
盡管如此接近，但由于Trappist-1比太陽小得多，溫度也低得多，因此與我們恒星的宜居帶相比，它的宜居帶離太陽表面要近得多。為此，似乎并不是這顆紅矮星的輻射剝離了TRAPPIST-1e的大氣層，而是從恒星吹來的帶電粒子風，稱為“恒星風”。
“我們觀察了太空天氣如何在行星軌道上變化，TRAPPIST-1e在非常不同的恒星風條件和壓力之間迅速轉變，導致行星磁場的某種脈沖壓縮和松弛，”團隊成員、哈佛史密森尼天體物理學家塞西莉亞·加拉福告訴space。“這推動了高層大氣——電離層——中的強大電流，使大氣升溫，就像電熱器一樣。”
展示Trappist-1和太陽之間大小差異的插圖。（圖片來源:uux.cn/羅伯特·李/美國國家航空航天局）
Garraffo解釋說，地球也經(jīng)歷了太陽風的變化，這導致了我們大氣的類似加熱。不同的是，TRAPPIST-1e感受到的熱量比地球感受到的太陽風強10萬倍。這是因為Trappist-1e圍繞其恒星快速運動，這種運動驅動強大的電離層電流消散并產(chǎn)生極端加熱，該團隊稱之為“電壓驅動的焦耳加熱”。
盡管該團隊早在2017年就預測到了這種效應，但研究人員對他們現(xiàn)在發(fā)現(xiàn)的這種效應有多強大感到驚訝。
“對TRAPPIST-1e來說，它可能如此強大，以至于熱量基本上蒸發(fā)了高層大氣，”Garraffo說。“數(shù)百萬年后，地球可能會因這一現(xiàn)象而完全失去大氣層。“
該團隊的研究表明，行星失去大氣層的方式不止一種。
團隊成員和洛厄爾空間科學與技術中心研究員奧弗·科恩告訴Space，通常情況下，系外行星大氣的損失被認為是由一些外部過程造成的。這包括來自恒星的強烈輻射，這可能導致大氣升溫并逃逸，或者恒星風中的帶電粒子撞擊行星，導致強烈的剝離效應。
“在這種情況下，大氣的升溫及其導致的損耗僅由快速的行星運動驅動。科恩說:“因此，地球只需簡單地移動一下，就注定會失去大氣層。”“這就像我們懶得清理車頂上的積雪一樣，我們只是開始開車，希望汽車周圍的空氣會為我們做這件事并帶走積雪——至少我們在波士頓地區(qū)是這樣做的。
“我認為行星可以通過大氣層做到這一點非常酷。”
其他Trappist-1行星呢？
在地球上，我們的磁氣圈通過將帶電粒子沿磁力線轉移到地球后面來保護我們的大氣層。火星缺乏強磁場，其大氣層被太陽風和嚴酷的太陽輻射剝離。事實上，這顆紅色星球可能因此失去了水。
Trappist-1e也被認為有磁層，但這些發(fā)現(xiàn)表明它可能不足以防止大氣剝離。
“通常情況下，行星的磁場起到保護氣泡的作用，但在TRAPPIST-1e周圍，這個氣泡受到了損害。該行星的磁場與恒星的磁場相連，創(chuàng)造了允許恒星粒子直接撞擊行星的路徑，”加拉福說。“這不僅剝離了大氣層，還使其大幅升溫，使TRAPPIST-1e及其鄰居很容易完全失去大氣層。”
整個Trappist-1系統(tǒng)將適合太陽系最內(nèi)層行星水星的軌道。（圖片來源:uux.cn/美國國家航空航天局大學/JPL加州理工學院）
Trappist-1e是這個迷人的巖石世界行星系統(tǒng)中心的紅矮星的第四顆行星。天文學家此前發(fā)現(xiàn)，距離這顆恒星最近的系外行星Trappist-1b似乎已經(jīng)失去了大氣層。
研究小組認為電壓驅動的焦耳加熱也可能影響Trappist-1f和Trappist-1g，也剝奪了它們的大氣，盡管程度比他們在Trappist-1e上看到的要小。這是因為，地球和太陽之間的距離分別是它們恒星距離的0.038倍和0.04683倍，這些行星在紅矮星恒星風中的移動速度比Trappist-1e慢。
“距離Trappist-1較近的行星會有更極端的命運，而距離較遠的行星會稍微溫和一些，”Garraffo說。“我可以想象所有的Trappist-1行星都很難保持任何大氣層。”
該團隊的發(fā)現(xiàn)可能對Trappist-1系統(tǒng)以外的研究以及尋找可居住的系外行星和太陽系外生命的研究產(chǎn)生影響。他們認為，靠近恒星的系外行星很可能已經(jīng)失去了大氣層，即使它們完全位于恒星的宜居帶內(nèi)。
這些結果可能有助于進一步表明哪些恒星可能擁有表明生命存在的分子:生物標志物。
“我們的研究表明，這種低質量的主恒星可能不是最有希望容納有大氣層的行星的恒星，”加拉福總結道。“確定哪些宿主恒星可能有利于宜居行星，并利用詹姆斯·韋伯太空望遠鏡和未來的天文臺觀察這些大氣凌日，同時建立從生物標志物角度解釋這些結果的技術。”
該團隊的研究發(fā)表在2月16日的《天體物理學雜志》上。
