在700光年外的行星上,科学家看到了可乐的原材料

作者: 王炜

来源: 赛先生天文

发布日期: 2022-11-15 18:00:17

韦布空间望远镜在寻找行星上的二氧化碳的过程中带给了我们惊喜,包括在热木星WASP-96b的大气中探测到了水,以及在WASP-39b的大气中明确地探测到了二氧化碳。这些发现不仅展示了韦布的强大能力,也为研究系外生命提供了新的机会。

太阳系内的巨行星大气中的主要成分是氢和氦,它们也是宇宙中丰度最高的两种元素。但在地球上,它们大约只能用来做氢弹和轻气球(笑),颇为无聊。要是有二氧化碳就好了,至少可以制作可乐,更何况它还是生命的基石和探针。本期赛先生天文,让我们看看最强天空之眼——韦布空间望远镜在寻找行星上的二氧化碳的过程中带给了我们哪些惊喜!

要说当今天文学界最耀眼的网红流量大咖,那必是距离地球150万公里、身处低温干燥阴暗孤独的直播间的詹姆斯·韦布空间望远镜(James Webb Space Telescope,以下简称韦布或JWST)。韦布利用其巨大而拉风的镀金镜面和高科技满满的镜头,不间断地直播着宇宙中神秘而有趣的天体。

它的首次公开直播是2022年7月11,主播当天发布了首批公开图片及光谱,瞬间震惊了天文圈,燃爆了吃瓜圈,获得无数点赞和粉丝。

韦布已公布的早期成果里,包括了对3颗系外行星的研究。首先是在热木星WASP-96b的大气中探测到了水。这颗行星是广角行星搜索(Wide Angle Search for Planets, WASP)项目发现的第96颗系外行星,距离地球约1120光年。它是一个“热木星”,质量是木星一半左右,半径却是木星半径的1.2倍,因此密度只有木星的1/3左右,而温度则可达1200K。

令笔者更感兴趣和震惊的是韦布对另一个由WASP项目发现的热木星WASP-39b的观测结果。WASP-39b距离地球约700光年,公转周期4.05526天,行星温度1170K,质量是木星的0.28倍,半径却是木星半径的1.27倍,密度只有0.18克/立方厘米,是已知的密度最低的几个行星之一。这样蓬松的行星压力标高,透射光谱信号强,是开展大气观测研究的绝佳样本。

而人类的确已在这个行星大气中明确地探测到了金属钠、钾、水蒸气,并指出可能存在有二氧化碳。这也是韦布凌星早期科学团队把这个行星作为观测目标的主要原因之一。地球上的二氧化碳貌似已成为过街老鼠,是许多科学家口中全球升温的罪魁祸首(注:笔者并不赞同)。但实际上,它更是地球生命诞生和发展的基石。所有生命,包括植物、动物、细菌、病毒,其主要成分是水和碳水化合物,含量最高的元素是氧和碳。

人类和动物可以通过呼吸直接获取氧元素,而碳元素就必须通过吃动物或植物来获得(除非是可以直接吃大理石、石灰石等岩石的生命),而植物可以直接吸收空气中的二氧化碳。试想,如果地球大气中没有二氧化碳,我们所熟知的碳基生命就很难产生了。

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