重大突破：韦伯望远镜在一个潜在宜居星球发现第一个大气迹象

信息来源：
https://www.sciencedaily.com/releases/2025/09/250930034237.htm

天文学家利用詹姆斯韦伯太空望远镜（JWST）在距地球40光年的TRAPPIST-1e系外行星上发现了可能存在大气层的初步迹象。这一发现为这颗地球大小的行星可能拥有液态水并具备宜居条件提供了新的希望，标志着人类在寻找地外生命方面取得的重要进展。

：首次探测到潜在大气信号

TRAPPIST-1e位于红矮星TRAPPIST-1的宜居带内，是该恒星系统七颗行星中最受关注的一颗。布里斯托大学领导的国际研重大突破究团队通过部署韦伯望远镜的近红外光谱仪（NIRSpec），在行星凌日过程中捕获了关键数据。当行星经过恒星前方时，星光穿过行星大气层会被特定波长吸收，形成独特的光谱"指纹"。

研究结果发表在《天体物理学杂志快报》上的两篇论文显示，初步观测数据排除了富含氢气的原始大气层，但暗示可能存在更重的次生大气层。布里斯托大学天体物理学副教授汉娜·韦克福德表示，虽然仍存在不确定性，但这些发现"揭示了现在可能存在大气层的迹象"。

TRAPPIST-1系统的特殊性在于其恒星类型。作为一颗活跃的红矮星，TRAPPIST-1经常发生强烈的恒星耀斑，这种高能辐射很可能已经剥离了行星早期形成时的氢氦大气层。然而，就像地球和金星一样，行星在失去原始大气后仍有可能发展出由火山活动或其他地质过程产生的次生大气。

液态水存在的可能性

右下角所示的地球大小系外行星 TRAPPIST-1 e 在经过其耀斑的主星前时的剪影是这位艺术家对 TRAPPIST-1 系统的概念。图片来源：NASA、ESA、CSA、STScI、Joseph Olmsted （STScI）

如果TRAPPIST-1e确实拥有次生大气层，那么维持液态水的条件就可能得到满足。研究团队认为，适度的温室效应可能使这颗行星表面保持足够温暖，以支持液态水的存在。这种水可能以全球海洋的形式出现，或者集中在面向恒星的半球上较小的区域内。

由于TRAPPIST-1行星都处于潮汐锁定状态，意味着一面永远朝向恒星，另一面则处于永久黑暗中。在这种情况下，液态水最可能存在于永久白昼区域，而背光面则可能被厚厚的冰层覆盖。麻省理工学院博士后研究员安娜·格利登指出，TRAPPIST-1e的大气成分不太可能像金星那样富含二氧化碳，也不会像火星那样稀薄，而是可能拥有一种独特的大气组成。

值得注意的是，研究人员强调不能简单地将TRAPPIST-1系统与我们的太阳系进行类比。红矮星TRAPPIST-1的特性与太阳截然不同，其行星系统也呈现出独特的演化历程和环境条件。

观测技术的革命性进步

韦伯望远镜的红外观测能力为系外行星大气研究带来了前所未有的精度。与此前的哈勃太空望远镜观测相比，JWST能够提供更详细的光谱数据，帮助科学家识别大气中的化学成分并评估其密度和结构。

该项目是JWST-TST DREAMS计划的重要组成部分，由康奈尔大学天文学副教授尼科尔·刘易斯领导，汇集了来自英国、美国和印度的30多位科学家。研究团队已经完成了对TRAPPIST-1e的四次凌日观测，每次额外的观测都会提供更清晰的大气信息。

太空望远镜科学研究所的系外行星科学家内斯托·埃斯皮诺萨表示，韦伯望远镜的红外仪器"为我们提供了比以前更多的细节"，初步的四次观测已经显示了未来更多数据到来时的巨大潜力。

未来研究方向

为了进一步验证TRAPPIST-1e的大气特性，研究团队计划将其观测数据与系统中最内侧的行星TRAPPIST-1b进行比较。由于行星b距离恒星更近，受到的辐射更强，其大气状况（如果存在）将为理解整个系统的大气演化提供重要参考。

科学家们特别关注二氧化碳在TRAPPIST-1e大气中的含量。适量的二氧化碳可以产生温室效应，有助于维持地表液态水的存在。然而，过多的二氧化碳可能导致失控的温室效应，使行星变得过于炎热而无法支持生命。

布里斯托大学前高级研究员大卫·格兰特强调，排除原始氢基大气的发现具有重要意义，因为这种大气类型在行星形成早期阶段很常见，但不利于液态water的长期稳定存在。

对地外生命搜寻的意义

TRAPPIST-1e的发现对人类寻找地外生命具有深远意义。作为距离地球相对较近的潜在宜居世界，这颗行星为我们提供了研究类地行星大气演化和宜居性的理想实验室。红矮星系统在银河系中极为常见，占所有恒星的约75%，因此理解这类系统中行星的宜居潜力对评估宇宙中生命的普遍性至关重要。

虽然目前的观测结果仍存在多种解释可能，但韦伯望远镜的持续观测将逐步澄清TRAPPIST-1e的真实面貌。如果最终确认这颗行星拥有稳定的大气层和液态水，它将成为人类已知的最有希望孕育生命的世界之一。

这项研究展示了现代天文技术在探索遥远世界方面的巨大潜力。随着观测数据的积累和分析技术的改进，科学家们有望在不久的将来为TRAPPIST-1e的宜居性问题提供更明确的答案，为人类对宇宙中生命存在可能性的理解开启新的篇章。