新研究为围绕恒星TRAPPIST-1的七颗行星提供了最新的气候模

新研究为围绕恒星TRAPPIST-1的七颗行星提供了最新的气候模型

不是所有的恒星都像太阳，所以不是所有的行星系统都可以用同样的期望来研究。华盛顿大学(University of washington)领导的一个天文学家团队进行了一项新研究，为围绕特拉普斯特-1恒星的七颗行星提供了最新的气候模型。这项工作还可以帮助天文学家更有效地研究与太阳不同的恒星周围的行星，更好地利用詹姆斯韦伯太空望远镜有限的、昂贵的资源。

“我们正在模拟不熟悉的大气层，而不仅仅是假设我们在太阳系中看到的东西在另一颗恒星周围的样子是一样的，”亚利桑那州立大学博士生林考斯基(Andrew Lincowski)说。“我们进行这项研究是为了展示这些不同类型的大气层可能是什么样子。”简而言之，研究小组发现，由于早期恒星阶段温度极高、亮度极高，这颗恒星的所有7个行星可能都像金星一样演化，它们的任何早期海洋可能都在蒸发，留下稠密的、不宜居住的大气层。然而，正如之前的研究也表明的那样，有一颗行星，trappist - 1e，可能是一个类似地球的海洋世界，值得进一步研究。

特拉普斯特-1距离我们39光年，约235万亿英里，它和恒星一样小，而且仍然是恒星。一颗相对较冷的“M矮星”——宇宙中最常见的一种——质量约为太阳的9%，半径约为太阳的12%。TRAPPIST-1的半径只比木星稍大一点，尽管它的质量要大得多。七TRAPPIST-1的地球大小的行星,其中三个行星标记e、f和g -被认为是宜居区,周围的空间一个明星,一颗岩石行星可能有液态水的存在,从而给生活一个机会。特拉普斯特-1 d位于宜居带的内边缘，而更远的特拉普斯特-1 h轨道刚好经过该区域的外边缘。林考斯基说:“这是一个完整的行星序列，它可以让我们了解行星的演化，特别是围绕一颗与我们的恒星非常不同的恒星，恒星发出不同的光。”“这只是一座金矿。”林考斯基说，以前的论文已经建立了trappsts -1的模型，但他和这个研究团队“试图在辐射和化学方面做我们能做的最严格的物理模型——试图让物理和化学尽可能正确。”

该团队的辐射和化学模型为每一种可能的大气气体创建了光谱(或波长)特征，使观测者能够更好地预测在外部行星大气中寻找这类气体的位置。Lincowski说,当气体实际上韦伯望远镜探测到的痕迹,或其他的,有一天,”天文学家将使用观测的光谱来推断起伏摆动气体存在,相比之下,像我们这样的工作说一些关于地球的组成、环境,也许它的进化历史。”他说，人们已经习惯思考类似太阳的恒星周围行星的可居住性。“但是M矮星是非常不同的，所以你必须考虑化学物质对大气的影响，以及这种化学物质如何影响气候。”将陆地气候模型与光化学模型相结合，研究人员模拟了TRAPPIST-1上每个行星的环境状态。

他们的模型表明:

离这颗恒星最近的trappist - 1b行星是一个炽热的世界，它太热了，甚至形成不了像金星上那样的硫酸云。

行星c和d从它们的恒星接收到的能量比金星和地球从太阳接收到的能量略多一些，而且它们可能是类金星的，有着稠密的、不宜居住的大气层。

TRAPPIST-1 e是七种化合物中最有可能在温和的表面上承载液态水的，在考虑到可居住性的情况下，它将是进一步研究的最佳选择。

外行星f、g和h可能是类金星，也可能是冰冻的，这取决于行星在演化过程中形成了多少水。

林考斯基说，实际上，特拉普斯特-1的任何或所有行星都可能是类金星，任何水或海洋都可能被长期燃烧殆尽。他解释说，当水从行星表面蒸发时，恒星发出的紫外线会分解水分子，释放出最轻的元素氢，而氢可以逃脱行星的引力。这会留下大量的氧气，这些氧气会留在大气中，并不可逆转地把水从地球上带走。这样的行星可能有一层厚厚的氧气大气层——但不是由生命产生的，与目前观察到的任何东西都不同。

他说:“如果这些行星最初比地球、金星或火星拥有更多的水，这可能成为可能。”“如果特拉普斯特-1 e行星在这一阶段没有失去所有的水，今天它可能是一个水世界，完全被全球海洋覆盖。”在这种情况下，它的气候可能与地球相似。林考斯基说，这项研究更多的是着眼于气候变化，而不是判断行星的可居住性。他计划未来的研究更直接地集中在模拟水行星和它们的生命机会上。“在我们知道这个行星系统之前，对地球大小的行星大气探测能力的估计看起来要困难得多，”合著者、弗吉尼亚大学天文学博士生雅各布·吕斯蒂格-耶格尔(Jacob Lustig-Yaeger)说。他说，这颗恒星如此之小，将会使行星大气层中气体(如二氧化碳)的特征在望远镜数据中更加明显。“我们的工作告诉科学界，我们可能会通过即将推出的詹姆斯·韦伯太空望远镜看到特拉普斯特-1行星。”

林考斯基的另一位合著者是维多利亚·梅多斯，她是弗吉尼亚大学天文学教授，梅多斯说:“塑造类地行星演化的过程，对于类地行星是否适宜居住，以及我们解读可能存在的生命迹象的能力，都至关重要。”“这篇论文表明，我们可能很快就能在外星世界中寻找这些过程的潜在可探测迹象。”位于水瓶座的TRAPPIST-1以陆基凌日行星和星子小型望远镜命名。2015年，该望远镜首次发现了围绕它的行星。