TRAPPIST

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背景为TRAPPIST-1b的TRAPPIST-1c艺术家插图。鸣谢:美国国家航空航天局、欧空局、加空局、Joseph Olmsted (STScI)

（）据今日宇宙（劳伦斯·托格内蒂）：最近发表在arXiv预印本服务器上并被《天体物理学杂志》接受的一项研究使用计算机模型来研究为什么系外行星TRAPPIST-1c不能拥有厚厚的二氧化碳(CO2)大气层，尽管它从其母星接收的太阳辐射量与金星从我们的太阳接收的相同，后者具有非常厚的二氧化碳大气层。

这项研究是在2023年6月发表在《自然》杂志上的一项研究之后进行的，该研究使用美国国家航空航天局的詹姆斯·韦伯太空望远镜(JWST)的数据来确定TRAPPIST-1c不拥有二氧化碳大气层。这两项研究都是在TRAPPIST-1系统的背景下进行的，该系统距离地球约41光年，绕其恒星运行仅2.4天，由于该系统内已确认的系外行星数量及其用于天体生物学目的的潜力，在过去几年中受到了科学界的广泛关注。



作为2023年6月研究的一部分，JWST获得了TRAPPIST-1c的光变曲线数据，这有助于最近的这项研究。鸣谢:美国国家航空航天局、欧空局、加空局、Joseph Olmsted (STScI)

“TRAPPIST-1系统很特殊，因为它拥有七颗大约地球大小的行星，这些行星存在于可居住区内部、内部和外部的轨道位置，那里可能存在液态水，”Katie Teixeria，她是奥斯汀德克萨斯大学天文系的研究生研究助理，也是该研究的主要作者，告诉《今日宇宙》。

“由于TRAPPIST-1是一颗M矮星(不像太阳是G型星)，我们不确定它的行星是否能保留大气层，这是可居住性的先决条件。通过搜索TRAPPIST-1系统中的大气，我们获得了关于占我们银河系恒星约70%的M矮星系统是否有利于生命的第一手线索。”

在这项研究中，研究人员使用了一系列计算机模型来模拟TRAPPIST-1c大气的演变，特别是关于随着时间的推移，这颗行星的大气有多少因母星的太阳辐射而损失，也被称为恒星(太阳)风剥离。最终，结果表明，TRAPPIST-1c可能会去除大约16巴的二氧化碳气体，研究人员指出，这比地球或金星上目前的二氧化碳量要少。

因此，研究人员总结了两种可能的情况来解释TRAPPIST-1c寿命期间二氧化碳损失的减少:要么这颗行星最初形成时挥发物含量很低，通常包括二氧化碳、氮气、水和氢气，在地球和金星上都分别有大量存在；或者说TRAPPIST-1c在其早期历史中经历了大量的恒星风剥离。

“这项研究的主要收获是，TRAPPIST系统中的长期恒星风剥离不足以从TRAPPIST-1c中清除大量二氧化碳大气，因此，TRAPPIST-1c在其大部分寿命中可能都是碳缺乏的，”Teixeria告诉《今日宇宙》。

除了研究TRAPPIST-1c上的恒星风剥离，研究人员还使用这些相同的计算机模型来研究TRAPPIST-1系统内的其他六颗行星如何受到恒星风剥离的影响，以及它们是否能够在长时间尺度内保持其大气。这些行星目前被假设为地球大小的岩石世界，包括TRAPPIST-1b、TRAPPIST-1d、TRAPPIST-1e、TRAPPIST-1f、TRAPPIST-1g和TRAPPIST-1h，其中TRAPPIST-1b在TRAPPIST-1c内运行，e、f和g位于恒星的HZ内。

TRAPPIST-1系统的独特之处在于行星之间的距离非常近，因为所有七颗行星都在水星的轨道内，这使得对潜在恒星风剥离的研究更加诱人。然而，尽管它们的轨道紧凑，研究人员利用他们的计算机模型还是有了一个有趣的发现。



鸣谢:美国国家航空航天局/JPL加州理工学院

Teixeria说:“我们预测，更遥远的TRAPPIST-1行星可能会保留大气，因为恒星风导致的大气质量损失随着与恒星距离的平方而减少，失控的温室效应不太可能发生在这些遥远、更冷的行星上。这意味着水和其他分子很可能会留在离地表更近的地方，而不是从行星上蒸发掉。”

展望未来，研究人员指出，未来的JWST观测将使他们能够更好地了解所有TRAPPIST-1行星大气的构成和大小。