科學家使用新方法，尋找遙遠行星的大氣層

找到其他適合生命居住的行星是天文研究的一個重要目標，科學家認為有幾個因素對行星是否適合居住至關重要，其中一個就是行星是否有大氣層。

科學家已經找到其他類似地球的系外岩石行星，但尚未確定它們是否有大氣層，若找到這些行星將有助於了解大氣層是如何形成和維持的，這樣就可以更好地預測哪些行星可能適合居住。

研究團隊進行了一項研究，展示一種比以往更簡單、更高效的新方法來判斷遙遠的系外行星是否有大氣，當這項新技術應用在更多的行星上時，將能幫助我們了解更多有關大氣層形成的過程及模式，以及是什麼讓行星適合居住。

在地球上，大氣層將太陽的熱量重新分配到整個星球，使其成為一個適合生命生存的溫暖地方。當科學家嘗試了解其他遙遠行星的狀況，想知道它們是否有大氣層，但卻無法直接拍攝到靠近恆星的類地岩石行星的影像，因此必須拼湊不同的線索，例如行星圍繞其母恆星移動時的光線波動。

在這項研究中，科學家使用2019年由Bean和Megan Mansfield在內的團隊提出的方法來尋找大氣層，此方法利用根據行星測得的最高溫度和理論上可能達到的溫度之間的差異。由於大氣層會將熱量分散到整個行星的表面，因此會降低行星最熱一面（直接面對恆星）的溫度。科學家假設如果系外行星的實際溫度低於理論上的溫度，就可以推測它存在大氣層。

但問題是缺乏足夠精確的儀器來提供這些溫度的精確讀數，現在借助韋伯太空望遠鏡，因其紅外線的觀察能力，讓科學家可以透過測量行星所釋放出來的能量強度來記錄其溫度。當系外行星從其母恆星前方經過時，會遮蔽部分恆星的光線，導致恆星的亮度略微下降；當行星相對於我們的觀察設備幾乎出現在恆星後面時，可以捕捉到系統的最大亮度，也就是未被遮蔽的恆星加上行星發出相對較少的光；當行星從我們的視角穿過恆星後方時，則可以記錄恆星本身發出的光。從恆星與行星的光相加的測量結果減去恆星本身發出的光，就可以推斷出行星本身的亮度，推斷出溫度。

▲ 天文學家測試了一種更簡單、更準確的方法來確定系外行星是否有大氣層，圖中是類地系外行星GJ 1132 b的藝術想像圖。（Source：NASA、ESA、Robert L. Hurt (IPAC)）

透過這種方式，研究人員表示其運用新方法測量的第一顆行星GJ1132 b沒有大氣層，因該行星測得的溫度與計算出的最高溫度太接近，無法顯示行星上有任何調節溫度的成分，因此，它並不是生命的合適候選行星。新方法並不是判斷系外行星是否有大氣層的唯一方法，但它是一種更簡單、更可靠來尋找遙遠行星是否有大氣層的方法。

研究人員表示與其他技術相比，它不易出現假陰性和假陽性。而另一種技術是測量光線穿過行星大氣層時的變化，但這種技術更具挑戰性，因為它可能會被恆星上的活動和雲層的存在所干擾。如果科學家能夠了解行星大氣的成因，那麼在尋找適合生命的系外行星時，就能更容易排除不適宜的行星。

相關研究成果發表於《The Astrophysical Journal Letters》期刊。