全站搜尋 電子雜誌搜尋

AD

ad970250

不錯過任何知識訊息,立即加入國家地理官方Twitter

防疫期間遠端工作,請利用客服信箱聯繫。

Jun. 28 2023

韋伯排除TRAPPIST-1c存在厚二氧化碳大氣層的可能性

  • 藝術家對TRAPPIST-1c的想像圖,TRAPPIST-1c是TRAPPIST-1系統中7顆已知行星中的第2顆,距離其母恆星約0.016天文單位,僅需2.42個地球日即可繞完一圈。圖片來源:NASA, ESA, CSA, Joseph Olmsted (STScI)

    藝術家對TRAPPIST-1c的想像圖,TRAPPIST-1c是TRAPPIST-1系統中7顆已知行星中的第2顆,距離其母恆星約0.016天文單位,僅需2.42個地球日即可繞完一圈。圖片來源:NASA, ESA, CSA, Joseph Olmsted (STScI)

  • 此光變曲線圖顯示行星TRAPPIST-1c移動到恆星後面時TRAPPIST-1系統的亮度變化。圖片來源:NASA, ESA, CSA, Joseph Olmsted (STScI)

    此光變曲線圖顯示行星TRAPPIST-1c移動到恆星後面時TRAPPIST-1系統的亮度變化。圖片來源:NASA, ESA, CSA, Joseph Olmsted (STScI)

  • 該圖比較了TRAPPIST-1c的測量亮度和3種不同情況下的模擬亮度數據。測量結果(紅色菱形)與沒有大氣的裸露岩石表面(綠線)或沒有雲層非常稀薄的二氧化碳大氣(藍線)一致。類似於金星(黃線)富含二氧化碳的厚重大氣層和硫酸雲是不可能的。圖片來源: NASA, ESA, CSA, Joseph Olmsted (STScI)

    該圖比較了TRAPPIST-1c的測量亮度和3種不同情況下的模擬亮度數據。測量結果(紅色菱形)與沒有大氣的裸露岩石表面(綠線)或沒有雲層非常稀薄的二氧化碳大氣(藍線)一致。類似於金星(黃線)富含二氧化碳的厚重大氣層和硫酸雲是不可能的。圖片來源: NASA, ESA, CSA, Joseph Olmsted (STScI)

1

TRAPPIST-1有著7顆岩石行星,為尋找太陽系外行星上的大氣層提供了獨特的機會。TRAPPIST-1是一顆超冷紅矮星,位於寶瓶座,距離我們約40光年,只比木星大一點,質量僅為太陽的8%。在2017年2月,天文學家宣布這顆恆星至少擁有七顆行星,分別為TRAPPIST-1b、c、d、e、f、g和h,這些行星的大小都與地球、金星相似或略小。因其更加靠近它們的母恆星,因此軌道周期都非常短,分別為1.51、2.42、4.04、6.06、9.21、12.35和20個地球日。

藝術家對TRAPPIST-1c的想像圖,TRAPPIST-1c是TRAPPIST-1系統中7顆已知行星中的第2顆,距離其母恆星約0.016天文單位,僅需2.42個地球日即可繞完一圈。圖片來源:NASA, ESA, CSA, Joseph Olmsted (STScI)

藝術家對TRAPPIST-1c的想像圖,TRAPPIST-1c是TRAPPIST-1系統中7顆已知行星中的第2顆,距離其母恆星約0.016天文單位,僅需2.42個地球日即可繞完一圈。圖片來源:NASA, ESA, CSA, Joseph Olmsted (STScI)

想知道岩石行星是否有大氣層,過去,我們只能研究真正厚實、富含氫大氣層的行星。現在,有了韋伯我們終於可以開始尋找以氧氣、氮氣和二氧化碳為主的大氣層。而TRAPPIST-1c的大小、質量與金星大致相同,並且從其母恆星接收到的輻射量與金星從太陽接收到的輻射量相似,因此研究人員認為它可能有如同金星般有著一樣厚厚的二氧化碳大氣層。

天文學家使用韋伯中紅外成像-光譜儀(MIRI)在四個不同的場合觀察TRAPPIST-1系統,當行星從它的恆星後面經過時,這種只觀察到來自恆星光的現象稱為次食(secondary eclipse)。透過比較行星位於恆星後面時的亮度(僅恆星光)與行星位於恆星旁邊時的亮度(來自恆星光和行星光的總和),研究團隊得以計算出行星受光面所發出波長為15微米的中紅外光數量。而結果顯示此行星是一個沒有大氣層的裸露岩石,或者說這顆行星只有非常稀薄的二氧化碳大氣層(比地球甚至火星上的稀薄),且沒有雲層。如果這顆行星有厚厚的二氧化碳大氣層,我們將會觀察到非常淺的次食,或者根本觀察不到,因為二氧化碳會吸收所有波長15微米的光。

AD

ads-parallax

此光變曲線圖顯示行星TRAPPIST-1c移動到恆星後面時TRAPPIST-1系統的亮度變化。圖片來源:NASA, ESA, CSA, Joseph Olmsted (STScI)

此光變曲線圖顯示行星TRAPPIST-1c移動到恆星後面時TRAPPIST-1系統的亮度變化。圖片來源:NASA, ESA, CSA, Joseph Olmsted (STScI)

觀測數據還顯示,這顆行星不太可能類似金星般擁有厚厚的二氧化碳大氣層和硫酸雲。由於沒有厚的大氣層,該行星形成時可能只含有相對較少的水。如果這些更冷、更溫和的TRAPPIST-1行星們在類似的條件下形成,那麼它們也可能一開始只含有少量的水和其他使行星適合居住的必要成分。韋伯在次食期間檢測到的亮度下降僅為0.04%,這相當於在一個由1萬個小燈泡組成的顯示器中,發現四個燈泡熄滅了。我們能夠測量這一點,在如此遙遠的行星上區分各種大氣情況所需的靈敏度實在非常了不起。這幾十年來,人們一直質疑岩石行星是否能夠維持大氣層,而韋伯的能力讓我們以前所未有的方式將系外行星系統與太陽系進行比較。相關研究成果發表於《自然》(Nature)期刊上。

該圖比較了TRAPPIST-1c的測量亮度和3種不同情況下的模擬亮度數據。測量結果(紅色菱形)與沒有大氣的裸露岩石表面(綠線)或沒有雲層非常稀薄的二氧化碳大氣(藍線)一致。類似於金星(黃線)富含二氧化碳的厚重大氣層和硫酸雲是不可能的。圖片來源: NASA, ESA, CSA, Joseph Olmsted (STScI)

該圖比較了TRAPPIST-1c的測量亮度和3種不同情況下的模擬亮度數據。測量結果(紅色菱形)與沒有大氣的裸露岩石表面(綠線)或沒有雲層非常稀薄的二氧化碳大氣(藍線)一致。類似於金星(黃線)富含二氧化碳的厚重大氣層和硫酸雲是不可能的。圖片來源: NASA, ESA, CSA, Joseph Olmsted (STScI)

資料來源:Sci News

本文轉載自臺北市立天文科學教育館網站。

 

 

FEB. 2024

玻璃的超能力

能重複利用、可塑性高玻璃是4500年前的發明也是改變未來的永續材料

玻璃的超能力

AD

熱門精選

AD

AD

Subscribe
立即訂閱
keyboard_arrow_up

AD

ad970250