韋伯的近紅外光譜儀于2022年7月10日捕獲的熱氣巨行星WASP-39 b的透射光譜揭示了太陽系外行星中存在二氧化碳的第一個明確證據(jù)。這也是有史以來第一個詳細(xì)的系外行星透射光譜，涵蓋了3到5.5微米之間的波長。圖片來源：NASA官網(wǎng)

據(jù)美國國家航空航天局（NASA）當(dāng)?shù)貢r間25日報(bào)告，詹姆斯·韋伯空間望遠(yuǎn)鏡首次捕捉到太陽系外行星大氣中存在二氧化碳的明確證據(jù)。這一發(fā)現(xiàn)發(fā)表在《自然》雜志上，它表明未來韋伯空間望遠(yuǎn)鏡或能夠探測和測量較小巖石行星較薄大氣中的二氧化碳。

NASA在新聞稿中指出，這顆系外行星WASP-39b是一顆熾熱的氣態(tài)巨行星，圍繞一顆距離地球700光年的類太陽恒星運(yùn)行，質(zhì)量大約是木星的四分之一（大約與土星相同），直徑是木星的1.3倍。了解WASP-39b等行星的大氣構(gòu)成對于了解它們的起源和演化方式至關(guān)重要。

“二氧化碳分子是行星形成過程中的敏感示蹤物。”研究團(tuán)隊(duì)成員之一、美國亞利桑那州立大學(xué)的邁克·萊恩說。

研究小組使用韋伯的近紅外光譜儀對WASP-39b進(jìn)行了觀測。在產(chǎn)生的系外行星大氣光譜中，一座介于4.1到4.6微米之間的小“山丘”提供了第一個清晰、詳細(xì)的證據(jù)，證明在太陽系外的行星上檢測到了二氧化碳。

據(jù)NASA稱，在系外行星的傳輸光譜中，從來沒有天文臺在3到5.5微米的范圍內(nèi)測量過如此多的單獨(dú)顏色的亮度細(xì)微差異。獲取這部分光譜對于測量水、甲烷以及二氧化碳等氣體的豐度至關(guān)重要，這些氣體被認(rèn)為存在于許多不同類型的系外行星中。

NASA的哈勃和斯皮策空間望遠(yuǎn)鏡揭示了該行星大氣中存在水蒸氣、鈉和鉀。現(xiàn)在，韋伯的紅外敏感度也證實(shí)了這顆星球上存在二氧化碳。

據(jù)《科學(xué)》雜志報(bào)道，發(fā)現(xiàn)二氧化碳是有價值的，因?yàn)樗且活w行星的“金屬豐度”的線索。金屬豐度是指原始宇宙中存在的氫和氦以外的物質(zhì)所占的比例。大爆炸中產(chǎn)生的氫和氦是宇宙中所有可見物質(zhì)的起始物質(zhì)，但任何更重的物質(zhì)都是后來在恒星中鍛造的。研究人員認(rèn)為，充足的重元素供應(yīng)對于創(chuàng)造巨型行星至關(guān)重要。

萊恩補(bǔ)充說：“通過測量二氧化碳的這一特征，我們可以確定有多少固體和多少氣體物質(zhì)用于形成這顆巨大的氣態(tài)行星。在接下來的十年里，將對各種行星進(jìn)行這一測量，從而深入了解行星是如何形成的，以及我們太陽系的獨(dú)特性。”

科技日報(bào)實(shí)習(xí)記者張佳欣