系外行星可能擁有富含氦氣的大氣層

 

有沒有其他星球的環境與我們相似？由于天文技術的進步，我們現在知道有成千上萬的行星圍繞著遙遠的恒星運行。一項新的研究表明，宇宙中的一些系外行星擁有富含氦氣的大氣層。太陽系行星大小不均的原因，與氦的含量有關。這一發現可能使我們對行星演化的理解又邁進了一步。

 

太陽系外行星大小偏差之謎

 

直到 1992 年，第一顆系外行星才被發現。之所以花了這么長時間才找到太陽系外的行星，是因為它們被星光遮住了。因此，天文學家想出了一種巧妙的方法來尋找系外行星。它檢查了行星經過其恒星前時光線的變暗。通過這種方法，我們現在知道行星甚至在我們的太陽系之外也很常見。至少有一半的類太陽恒星至少有一顆行星大小從地球到海王星。這些行星被認為具有“氫”和“氦”的大氣層，它們在誕生時就從恒星周圍的氣體和塵埃中收集而來。

 

然而，奇怪的是，系外行星的大小在兩組之間存在偏差。一個大約是地球的 1.5 倍，另一個是地球的兩倍多，而且由于某種原因幾乎沒有介于兩者之間的。這種幅度偏差稱為“半徑谷”。解開這個謎團被認為有助于我們了解這些行星的形成和演化。

 

氦與太陽系外行星大小偏差的關系

 

一種假設是太陽系外行星的大小偏差（谷）與行星的大氣層有關。恒星是極其惡劣的地方，那里的行星不斷受到X射線和紫外線的轟擊。人們認為這剝離了大氣層，只留下一小塊巖石核心。因此，密歇根大學博士生艾薩克·馬斯基和芝加哥大學天體物理學家萊斯利·羅杰斯決定研究行星大氣層的剝離現象，這種現象被稱為“大氣耗散”。

 

為了了解熱量和輻射對地球大氣層的影響，他們使用行星數據和物理定律創建了一個模型并運行了 70,000 次模擬。他們發現，在行星形成數十億年后，原子質量較小的氫會先于氦消失。地球大氣質量的40% 以上可能由氦組成。

 

了解行星的形成和演化是發現地外生命的線索

 

根據研究團隊的說法，還可以確認這個結果是否正確。高性能望遠鏡，例如最近發射的詹姆斯·韋伯太空望遠鏡，將能夠確定行星大氣中元素的類型和數量。如果馬斯基的假設是正確的，富氦行星應該屬于小行星群。那是因為氦氣的積累與大氣層的逐漸剝離和行星的縮小同時發生。

 

另一方面，仍然含有氫和氦的行星有膨脹的大氣層。因此，如果大氣層仍然存在，人們認為它將是一大群行星。所有這些行星都可能很熱，暴露在強烈的輻射下，并擁有高壓大氣。因此，生命的發現似乎不太可能。但了解行星形成的過程將使我們能夠更準確地預測存在什么樣的行星以及它們的樣子。它還可用于尋找孕育生命的系外行星