詹姆斯·韦伯太空望远镜表明，系外行星LHS 1140 b是我们发现外星海洋的“最佳选择”

汪雨甘捍

温带系外行星LHS 1140 b可能是一个完全被冰覆盖的世界（左），类似于木星的卫星木卫二，或者是一个有液态亚恒星海洋和多云大气的冰世界（中）。LHS 1140 b的大小是地球（右）的1.7倍，是迄今为止我们在太阳系外寻找液态水过程中最有希望的宜居带系外行星。（图片来源：B.Gougeon/蒙特利尔大学）

据美国太空网（Monisha Ravisetti）：可以说，在宇宙其他地方寻找宜居性可以归结为寻找水。我们还没有发现将这种物质与我们对“生命”本身的概念分离的生命形式，所以我们别无选择，只能接受宇宙水迹作为我们的北极星，以寻找与我们自己的世界相镜像的世界。

正是因为这个原因，当科学家们发现一颗系外行星可能含有任何水——尤其是液态水，而不是冰或水蒸气时，他们会有点高兴。我希望最近至少有一位天文学家高兴地跳到了某个地方，因为一组研究人员刚刚宣布，太阳系外一颗诱人的行星可能有一个大约大西洋一半大小的温带海洋。更好的是，这一发现要归功于詹姆斯·韦伯太空望远镜。

一篇关于这一发现的论文的主要作者、蒙特利尔大学的博士生Charles Cadieux在一份声明中表示：“在目前已知的所有温带系外行星中，LHS 1140 b很可能是我们有一天间接确认太阳系外外星表面液态水的最佳选择。”。“这将是寻找潜在宜居系外行星的一个重要里程碑。”

这颗被称为LHS 1140 b的系外行星围绕着一颗约为太阳五分之一大小的红矮星运行，距离地球48光年，位于鲸鱼座，幸运的是，鲸鱼座被翻译成“鲸鱼”。但LHS 1140b最重要的是，它生活在恒星的宜居带，也被称为“金发姑娘带”。正如这个昵称所暗示的那样，这是一颗恒星周围的区域，对于一个容纳液态水的世界来说，它既不太热也不太冷，而是符合童话人物金发姑娘的生活标准。这也是世界的第二次重大胜利。

“这是我们第一次在宜居带岩石或富含冰的系外行星上看到大气层的迹象，”密歇根大学天文系NASA萨根研究员Ryan MacDonald在声明中说，他帮助分析了LHS 1140 b的大气层。根据麦克唐纳的说法，研究小组甚至可能在上面发现了“空气”的证据。

然而，对于前一点，你可能会注意到麦克唐纳认为这颗系外行星可能是岩石行星，也可能是冰行星。这就引出了一些背景故事。

LHS 1140 b传说

尽管由于涉及JWST数据的新研究，LHS 1140 b已经成为头条新闻，但它实际上已经在行星猎人的雷达上出现了一段时间。事实上，专家们在过去就已经提出了这可能是一个水世界的理论，甚至对它如何为人类提供有史以来第一个系外行星液态水的直接证据也有类似的看法。这些都不是新鲜事。Cadieux本人此前曾吹嘘过世界的前景，一大批望远镜对其进行了深入细致的研究，包括现已退役的斯皮策望远镜、哈勃太空望远镜和凌日外行星探测卫星（TESS）。

然而，直到现在还缺少一些东西：詹姆斯·韦伯太空望远镜敏锐的眼睛。

这是必要的，因为在很长一段时间里，关于LHS 1140 b的文献中都有类似的空白。基本上，问题是科学家们无法完全确认这颗系外行星是迷你海王星还是超级地球。超级地球是一个比地球大，但仍然是岩石或富含水的世界。后者通常会发出“潜在宜居性”警报，科学家们曾设想，JWST可能会引发警报。

这似乎是一个准确的推论。正如该团队对这项研究的声明所表明的那样，他们的工作不仅“强烈排除”了迷你海王星的情况，而且证实了世界可能像地球一样有一个含氮的大气层。报告称：“虽然这仍然只是一个初步的结果，但富含氮的大气层的存在表明，这颗行星保留了大量的大气层，创造了可能支持液态水的条件。”。

当然值得注意的是，LHS1140b并不是唯一一个具有令人振奋特征的；科学家们还被各种其他宜居带系外行星所吸引。最明显的可能是TRAPPIST-1系统的七个世界，这是一个看起来几乎令人不安地与太阳系结构相似的行星阵容。球体的间隔类似于我们的八隅体（再见，冥王星），其中一些像地球一样处于宜居带。

然而，最近一项非常有趣的JWST研究实际上使TRAPPIST-1的宜居性搜索变得复杂。研究表明，该系统的主星非常活跃，可能会扭曲我们的观测结果，使我们相信系统中的一个世界是适合居住的，而实际上它并不适合居住。即使是JWST也有其局限性。因此，为了达到这个目的，LHS1140b确实有一些特殊的装饰。

麦克唐纳保证道：“LHS 1140恒星似乎更平静、更不活跃，这大大降低了将LHS 1140b的大气层与星点引起的恒星信号分离的难度。”

为更多规格做好准备

关于LHS1140b的兴奋是很有感染力的。关于这件事有很多话要说。

例如，JWST的数据进一步表明，这颗系外行星的质量可能由10%至20%的液态水组成，它简单地描绘了这颗行星的样子。本质上，它看起来像一个雪球，围绕恒星旋转，旋转的方式是一侧始终面向恒星。这有点像月球绕地球的轨道；我们永远看不到月球的背面，因为月球的自转速度与绕地球公转的速度相同。一方从不面对我们，另一方总是面对我们。

同样，这意味着，如果JWST对LHS 1140 b场景的说明是正确的，那么行星始终面向太阳的一侧将暴露在大量热量下。这将是雪球“融化”成液态海洋的部分。

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声明称：“目前的模型表明，如果LHS 1140 b有一个类似地球的大气层，它将是一个雪球般的行星，有一个直径约4000公里（2485英里）的靶心海洋。”声明还补充说，海洋的表面温度甚至可能达到“舒适”的20摄氏度（68华氏度）。

遗憾的是，尽管该团队保证，在观察LHS 1140 b的细微差别方面，必须做更多的工作，尤其是JWST，但在大海捞针时，有一个线索总是很好的。正如麦克唐纳所言：“这是一个非常有希望的开始。”

该研究的预印本可以在arXiv上查看。