這顆巨大的“眼球”，正靜靜漂浮在50光年外的宇宙中，注視著它的母星……

系外行星 LHS-1140b 的表面可能完全被冰覆蓋，也可能擁有一片海洋，讓整顆星球看起來如同一只令人毛骨悚然的巨大眼球（最右為同比例下的地球）。（圖片來源：Benoit Gougeon/University of Montreal)

2017 年，這顆系外行星曾被認(rèn)定為太陽(yáng)系外最有希望有生命存在的星球之一，現(xiàn)在這個(gè)可能性變得更高，但是哪里不太對(duì)勁。

乍看之下，系外行星 LHS-1140b 像是一顆“眼球”：這顆行星的表面全部覆蓋著海洋，但絕大部分都被掩藏在冰層之下，只有一片直徑約 4000 千米大小的液態(tài)海洋，像眼睛的虹膜一樣，久久地凝視著它的母星。

加拿大蒙特利爾大學(xué)的天體物理學(xué)家查爾斯·卡迪厄（Charles Cadieux）說：“在目前已知的所有溫帶系外行星中，LHS-1140b 很可能是間接證明太陽(yáng)系外天體表面存在液態(tài)水的最佳選擇。這將是尋找潛在宜居系外行星的一個(gè)重要里程碑?！?/p>

我們?cè)趲啄昵鞍l(fā)現(xiàn)了 LHS-1140b，它的半徑大約是地球的 1.73 倍，質(zhì)量是地球的 5.6 倍。盡管 LHS-1140b 比地球大，我們?nèi)钥梢暺錇轭惖匦行?。它也比地球更接近它的恒?LHS-1140，公轉(zhuǎn)一周僅需 25 天。

如果恒星 LHS-1140 和太陽(yáng)一樣，那這個(gè)軌道對(duì)生命來說就太近了。幸好，與太陽(yáng)相反，它是一顆低溫、暗淡的紅矮星，因此恒星和系外行星之間的距離正好位于所謂的宜居帶。這意味著 LHS-1140b 表面的水既不會(huì)完全結(jié)冰，也不會(huì)蒸發(fā)殆盡。

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即便如此，與母星如此接近意味著這顆系外行星很可能會(huì)被潮汐鎖定。也就是說，它的自轉(zhuǎn)周期會(huì)與公轉(zhuǎn)周期同步，所以總是以同一側(cè)面向恒星。月球也是如此被地球潮汐鎖定的，因此我們?cè)诘厍蛏嫌肋h(yuǎn)看不到月球的背面。

處于宜居帶內(nèi)并不意味著行星一定具備維持生命的必要條件。為了解更多有關(guān) LHS-1140b 的化學(xué)性質(zhì)，我們需要深入研究它的大氣層（如果存在的話）。這就是卡迪厄和同事利用韋布空間望遠(yuǎn)鏡（JWST）所做的工作。

該恒星系距離我們不到 50 光年，因而我們可以收集到系外行星穿過地球與恒星之間的連線時(shí)，恒星光線的具體變化。此時(shí)，一些星光會(huì)穿透行星的大氣層，其中的原子會(huì)吸收或放大特定波長(zhǎng)的光。所以，只要能觀測(cè)是哪些波長(zhǎng)的光線受到了影響，就能確定大氣層中存在哪種原子。

如此一來，研究人員能夠初步確定氮的存在，它是地球大氣的主要成分。如果 LHS-1140b 更偏向一顆氣態(tài)行星，就像一顆迷你海王星，它的大氣層應(yīng)當(dāng)更富氫。氮的存在還表明這是次級(jí)大氣——大氣的形成晚于行星誕生，而不是隨行星誕生同步形成的。

在去年發(fā)表的一項(xiàng)研究中，該團(tuán)隊(duì)還結(jié)合 LHS-1140b 的質(zhì)量和半徑計(jì)算其密度，結(jié)果是每立方厘米 5.9 克。對(duì)于純巖質(zhì)行星來說這個(gè)密度有些偏小，基于觀測(cè)到的尺寸數(shù)據(jù)，更合適的猜想是這是一顆迷你海王星或海洋行星。如果排除掉迷你海王星，剩下的可能就只有一個(gè)：這是一顆表面全部被海洋覆蓋的系外行星。

不過考慮到潮汐鎖定，這片覆蓋全球的海洋可能不會(huì)像你想象的那樣“全球”。背對(duì)恒星的一側(cè)可能冷到足以結(jié)冰，只有面向恒星的一小片區(qū)域才能溫暖到足以融化，從而讓它看上去像是一顆掛在太空中的、令人毛骨悚然的詭異“眼球”。

然而，這片區(qū)域的表面溫度可能會(huì)達(dá)到 20 攝氏度——這對(duì)于一個(gè)繁榮的海洋生態(tài)系統(tǒng)來說，已經(jīng)足夠溫暖了。

我們尚不能確定這顆星球的實(shí)際情況，但它看起來是迄今最有希望找到外星生態(tài)系統(tǒng)的系外候選者。所以可以篤定的是，未來會(huì)有更多科學(xué)家與那顆（可能的）奇怪“眼球”展開對(duì)視。

蒙特利爾大學(xué)的物理學(xué)家勒內(nèi)·多永（René Doyon）說：“探測(cè)溫帶行星是否具有類地大氣層的工作正在將JWST的能力推向極限，不過這是可行的，我們只是需要足量的觀測(cè)時(shí)間。”

“目前我們需要更多數(shù)據(jù)來證實(shí)富氮大氣的存在。我們需要至少一年的觀測(cè)來確認(rèn) LHS 1140b 是否具有大氣層，可能還需要兩三年的觀測(cè)才能檢測(cè)出是否存在二氧化碳?！?/p>

相關(guān)論文已被《天體物理學(xué)雜志快報(bào)》（The Astrophysical Journal Letters）接收，預(yù)印本版本已發(fā)布于預(yù)印本文庫(kù) arXiv（未經(jīng)同行評(píng)審）。

參考資料

[1]https://www.sciencealert.com/giant-eyeball-a-perfect-place-to-look-for-life-outside-the-solar-system

策劃制作

來源丨環(huán)球科學(xué)（id:huanqiukexue）

作者 | Michelle Starr

翻譯 | 陳子鵬

責(zé)編丨楊雅萍

審校丨徐來、林林

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