近日，天文學家使用詹姆斯·韋伯太空望遠鏡（JWST），首次探測到太陽系外一顆岩石行星富含二氧化碳或一氧化碳的大氣層。儘管該行星可能被岩漿海洋覆蓋，無法維持生命，但對其研究可增進對地球早期歷史的瞭解。相關論文2024年5月8日發表於《自然》。

詹姆斯·韋布空間望遠鏡（JWST），是美、歐、加聯合研發的主要通過紅外光觀測的空間望遠鏡，歷時20多年，耗資超過100億美元。它是迄今爲止最昂貴、建造的功能最強、最大的空間望遠鏡。該望遠鏡於2021年發射，旨在提供更高的紅外分辨率和靈敏度，以觀測更遠的宇宙深處。

55Cancri e 離恆星很近的藝術圖圖片來源：Mark Garlick/Science Photo Library

不過，55 Cancri e 不是JWST發現的，它是20年前（2004年）在55 Cancri這顆恆星（2015年被國際天文聯合會命名爲哥白尼）周圍發現的第四顆行星，目前這顆恆星周圍已經發現了5顆行星（分別是，b, c, d, e, f）。這些行星都是通過視向速度方法（即通過探測恆星與行星相互繞轉產生的視向速度變化）發現的。

後來2011年發現55 Cancri e的凌星現象，進一步證實了這顆行星的存在。55 Cancri e圍繞着一顆類似太陽的恆星運行，是一個超級地球，半徑約爲地球的兩倍，重量是地球的8倍多，大氣層厚度約爲地球半徑的百分之幾。

人類首次探測出太陽系外類地行星的大氣成分

JWST的貢獻其實是發現這顆行星表面含有富含碳和氧元素的大氣層，意味着一個新的里程碑，這是人類首次探測出一顆太陽系外類地行星的大氣成分，而且確定其爲“次生大氣”。

圖片來源：veer圖庫

所謂“次生大氣”是相對於原始大氣來說的。行星的原始大氣是指行星形成初期通過引力在周圍吸附的大氣，主要是氫氣和氦氣（因爲這兩種是宇宙中含量最多的）。但是氫氣和氦氣很輕，對於一般的岩石類地行星比如地球來說，它們的引力小，不足以完全束縛住這些輕氣體，所以這些原始的輕氣體會逐漸逃逸回宇宙空間中。

而次生大氣就是之後從行星內部釋放出來的氣體，比如通過火山爆發。這些氣體主要含“重”一些的元素，比如碳、氧等。重氣體不容易逃逸而逐漸累積、保存在行星表面。我們地球上的大氣就是從次生大氣逐漸演化過來的。

這顆“超級地球”會是人類的下一個家園嗎？

目前的觀測技術還不能對這麼小的行星直接成像看到它的外貌。不過，天文學家可以通過行星的性質來推測想象它的樣子。

55 Cancri e可以簡單理解爲放大版的地球，它與地球有相似之處，比如平均密度差不太多，都屬於岩石類行星，但是它的公轉週期只有0.74天，距離它的主星只有日地距離的六十分之一，因此這顆星被它的主星“烤”的非常熱，對着恆星的一面溫度超過3000度，表面都是熔融的岩漿，應該不能像地球一樣孕育這麼多生命。