在实验室烹饪的外星烟雾，清晰地展现了遥远的水世界

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两个富含水、大气层模糊的系外行星的插图。鸣谢:罗伯特·莫勒·坎达诺萨/约翰·霍普金斯大学

（）据约翰·霍普金斯大学：科学家们模拟了在富含水的系外行星上形成朦胧天空的条件，这是确定朦胧如何扰乱地面和太空望远镜观测的关键一步。

这项研究为研究系外行星的大气化学提供了新的工具，并将帮助科学家模拟水系外行星如何形成和演化，这些发现可能有助于寻找太阳系以外的生命。

“重要的是太阳系外是否存在生命，但试图回答这种问题需要对所有不同类型的生命进行真正详细的建模，特别是在有大量水的行星上，”约翰霍普金斯大学地球和行星科学副教授莎拉·赫斯特说。“这是一个巨大的挑战，因为我们没有这样做的实验室工作，所以我们试图使用这些新的实验室技术，从所有这些大型望远镜获得的数据中获得更多信息。”

该团队今天(11月27日)在《自然天文学》上发表了他们的发现。

研究人员说，一颗行星的大气层是否包含烟雾或其他粒子，对全球温度、星光的入射水平以及其他可能阻碍或促进生物活动的因素有着显著的影响。

该团队在赫斯特的实验室内一个定制设计的小室中进行实验。霍斯特说，他们首次确定了太阳系以外的水行星中可以形成多少雾霾。

雾霾由悬浮在气体中的固体颗粒组成，它改变了光与气体相互作用的方式。不同程度和种类的雾霾会影响颗粒在大气中的扩散，改变科学家用望远镜对遥远行星的探测。

“当我们试图判断一颗行星是否适合居住时，水是我们首先要寻找的东西，而且已经有了关于系外行星大气中水的令人兴奋的观察结果。但我们的实验和建模表明，这些行星很可能也含有烟雾，”约翰霍普金斯大学领导这项研究的行星科学家何超说。“这种烟雾确实使我们的观测变得复杂，因为它模糊了我们对系外行星大气化学和分子特征的看法。”

科学家用望远镜研究系外行星，观察光线如何穿过它们的大气层，发现大气层气体如何吸收不同色调或波长的光线。扭曲的观测结果可能会导致对空气中重要物质(如水和甲烷)的数量以及大气中颗粒的类型和水平的错误估计。赫斯特说，这种误解可能会损害科学家关于全球温度、大气厚度和其他行星条件的结论。

研究小组混合了两种气体混合物，其中含有水蒸气和其他被认为在系外行星中很常见的化合物。他们用紫外线照射这些混合物，模拟恒星发出的光如何引发产生雾状颗粒的化学反应。然后，他们测量了这些颗粒吸收和反射了多少光，以了解它们如何与大气中的光相互作用。

新数据与一颗被充分研究过的名为GJ 1214 b的系外行星的化学特征相匹配，比之前的研究更准确，表明具有不同光学特性的烟雾会导致对行星大气的错误解读。

赫斯特说，外星大气可能与我们太阳系的大气非常不同，并补充说，有超过5000个已确认的外行星具有不同的大气化学成分。

该团队现在正致力于用气体混合物创造更多实验室制造的烟雾“类似物”，更准确地代表他们用望远镜看到的东西。

“人们将能够在模拟这些大气时使用这些数据，试图了解大气和行星表面的温度，是否有云，云有多高，由什么组成，或者风速有多快，”赫斯特说。“所有这些都有助于我们真正将注意力集中在特定的行星上，并使我们的实验独一无二，而不是在试图了解大局时只进行笼统的测试。”