系外行星有二氧化碳证据首现

韦伯的近红外光谱仪于2022年7月10日捕获的热气巨行星WASP-39 b的透射光谱揭示了太阳系外行星中存在二氧化碳的第一个明确证据。这也是有史以来第一个详细的系外行星透射光谱，涵盖了3到5.5微米之间的波长。图片来源：NASA官网

据美国国家航空航天局（NASA）当地时间25日报告，詹姆斯·韦伯空间望远镜首次捕捉到太阳系外行星大气中存在二氧化碳的明确证据。这一发现发表在《自然》杂志上，它表明未来韦伯空间望远镜或能够探测和测量较小岩石行星较薄大气中的二氧化碳。

NASA在新闻稿中指出，这颗系外行星WASP-39b是一颗炽热的气态巨行星，围绕一颗距离地球700光年的类太阳恒星运行，质量大约是木星的四分之一（大约与土星相同），直径是木星的1.3倍。了解WASP-39b等行星的大气构成对于了解它们的起源和演化方式至关重要。

“二氧化碳分子是行星形成过程中的敏感示踪物。”研究团队成员之一、美国亚利桑那州立大学的迈克·莱恩说。

研究小组使用韦伯的近红外光谱仪对WASP-39b进行了观测。在产生的系外行星大气光谱中，一座介于4.1到4.6微米之间的小“山丘”提供了第一个清晰、详细的证据，证明在太阳系外的行星上检测到了二氧化碳。

据NASA称，在系外行星的传输光谱中，从来没有天文台在3到5.5微米的范围内测量过如此多的单独颜色的亮度细微差异。获取这部分光谱对于测量水、甲烷以及二氧化碳等气体的丰度至关重要，这些气体被认为存在于许多不同类型的系外行星中。

NASA的哈勃和斯皮策空间望远镜揭示了该行星大气中存在水蒸气、钠和钾。现在，韦伯的红外敏感度也证实了这颗星球上存在二氧化碳。

据《科学》杂志报道，发现二氧化碳是有价值的，因为它是一颗行星的“金属丰度”的线索。金属丰度是指原始宇宙中存在的氢和氦以外的物质所占的比例。大爆炸中产生的氢和氦是宇宙中所有可见物质的起始物质，但任何更重的物质都是后来在恒星中锻造的。研究人员认为，充足的重元素供应对于创造巨型行星至关重要。

莱恩补充说：“通过测量二氧化碳的这一特征，我们可以确定有多少固体和多少气体物质用于形成这颗巨大的气态行星。在接下来的十年里，将对各种行星进行这一测量，从而深入了解行星是如何形成的，以及我们太阳系的独特性。”

科技日报实习记者张佳欣