詹姆斯韦伯太空望远镜在系外行星大气层中发现了二氧化碳 – 和一个秘密

詹姆斯韦伯太空望远镜已经做出在一个遥远世界的大气层中二氧化碳的首次清晰探测，并且在数据中也有一个意想不到的凸起

新科学家 By Leah Crane

25 August 2022

SPACE 

艺术家的系外行星WASP-39b的印象。NASA, ESA, CSA, and J. Olmsted (STScI)

美国宇航局的詹姆斯韦伯太空望远镜（JWST）已经在700光年外一颗叫WASP-39b的行星的大气层中发现了二氧化碳。这是该化合物首次已经被发现在任何系外行星中，观测也揭示了这个遥远世界内一个秘密的迹象。

WASP-39b是巨大的。它有一个与土星相似的质量，一个木星的1.3倍的直径。它相对的靠近它的恒星环绕，赋予它一个平均约为900°C 的温度------ 高温吹起大气层，使詹姆斯韦伯太空望远镜更容易穿过它来看星光。

当来自一颗恒星的光穿过行星的大气层时，大气层中的分子吸收一些独特波长范围的光。二氧化碳吸收红外光，而以前的望远镜没有在正确的范围内观测或用适当的方法来挑选出它的签名。詹姆斯韦伯太空望远镜在红外线中观察并直接把它捡起。

加州大学圣克鲁兹分校的娜塔莉巴陶哈和一个由100多名研究人员组成的团队检查了詹姆斯韦伯太空望远镜数据，通过四种不同的算法运行它来确保无论数据怎样被处理结果都是相同的。这四者都显示出二氧化碳的明显签名。巴陶哈说，“二氧化碳签名只是在向我们尖叫，处理这个数据并不难------这很容易，很简单，老实说它很美丽”。

该结果有一个为 26 西格玛的统计显著性，这意味着在 10^149

中发现这样一个签名作为一个统计侥幸的可能性小于 1。马里兰大学的伊丽莎·肯普顿说，“这真是太精致了，我在这个领域从未见过像26 西格玛这样的东西”， 她是研究团队的一员。

研究人员发现了WASP-39b比它的宿主恒星有更多的碳和氧，这意味着它不是当恒星周围的气体一下子坍缩时形成的，而是它的岩石核心首先形成了，然后吸积构成它的大气层的气体。这类似于我们认为我们自己太阳系中的行星怎样形成的，更详细地研究这颗系外行星的大气层可以揭示至于它怎样以及在哪里形成的更多细节。

除了二氧化碳之外，研究人员在他们的数据中发现了另一个凸起，表明WASP-39b大气层中某些意想不到的东西正在吸收一些星光。肯普顿说，“那里有某些另外东西，其他一些分子或某种云或雾霾------某些没有被基本模型预测的东西”。研究人员还不确定这种神秘分子可能是什么，但他们正工作在用来自詹姆斯韦伯太空望远镜的数据和不同模型来弄清楚它上。

巴陶哈说，我们能够在这个气态巨行星的大气层中看到二氧化碳的事实对我们最终能够理解类似于地球的岩石世界的大气层是一个好的迹象。这也詹姆斯韦伯太空望远镜的主要目标之一。它也可能在狩猎外星生命中是有用的。加州美国宇航局系外行星科学研究所的杰西克里斯什森说，“沿这条路径，当发现了与甲烷等其他分子结合时它可能是一个有趣的生物签名”。

 “这颗行星不是一个好客的地方 - 就像如果你把木星移近真的靠近太阳烘烤它一样，这不是一个你从来想访问的地方，但这是朝向特征化可居住行星大气层的第一步”。特征化这些大气层也许是我们发现外星生命迹象的最佳赌注。

参考：: arxiv.org/abs/2208.11692

https://www.newscientist.com/article/2335371-jwst-found-carbon-dioxide-in-an-exoplanet-atmosphere-and-a-mystery/