 係外行星大氣的光譜。鳴謝:美國航天局、歐空局、加空局、STScI （神秘的地球uux.cn）據《今日宇宙》（布萊恩·科柏林）：在另一個世界尋找生命的最大希望不是監聽編碼信息或前往遙遠的星球，而是探測係外行星大氣中生命的化學跡象。這一期待已久的成就通常被認為超出了我們現有的天文台，但一項新的研究表明，詹姆斯韋伯太空望遠鏡(JWST)可以實現它。 迄今為止，我們發現的大多數係外行星都是通過淩日法發現的。從我們的角度來看，這是一顆行星從它的恒星前麵經過的地方。盡管我們不能直接觀察這顆行星，但我們可以看到這顆恒星的亮度下降了百分之一。隨著時間的推移，我們觀察恒星，我們可以發現亮度下降的規律，這表明行星的存在。 這顆恒星的亮度下降是因為這顆行星擋住了一些星光。但是如果行星也有大氣層，那麽有少量的光在到達我們之前會穿過大氣層。根據大氣的化學成分，某些波長會被吸收，形成星光光譜中的吸收光譜。我們早就能夠通過原子和分子的吸收和發射光譜來識別它們，所以原則上，我們可以用淩日法來確定一個星球的大氣成分。 雖然這個想法很簡單，但付諸實踐卻很困難。首先，星光不僅僅是穩定的光流。信號中有耀斑、星點和其他湍流造成的噪聲。因此，即使隻是探測行星亮度下降也很困難。雖然一顆行星阻擋不到百分之一的光線，但穿過係外行星大氣層的星光數量確實微乎其微。要探測大氣光譜，需要多次淩日和極其詳細的光譜觀測。  係外行星分子的化學起源。鳴謝:Claringbold等人 我們已經在一些係外行星上完成了這項工作，例如檢測水和有機化合物的存在，但這些都是針對具有厚大氣層的大型氣體行星完成的。我們還不能在類似地球的岩石世界中做到這一點。我們的望遠鏡對此不夠敏感。但是這項可以在arXiv預印服務器上獲得的新研究表明，JWST可以根據大氣中的化學生物特征來檢測某些化學生物特征。 研究小組模擬了五大類類地世界的大氣條件:海洋世界、火山活躍世界、高轟擊時期的岩石世界、超級地球和生命出現時的類地世界。他們假設所有這些世界的表麵壓力都小於5個地球大氣壓，並計算了幾種有機產生的分子如甲烷、氨和一氧化碳的吸收光譜。這些分子也可以通過非生物方法形成，但它們作為概念的證明形成了良好的基線。 他們發現，在相當厚的大氣層下，JWST，特別是其NIRSpec G395M/H儀器，可以在10次淩日內確認這些分子的存在。對於超級地球和其他有厚厚大氣層的世界來說，這是最容易做到的，但對於潛在的宜居世界來說，這仍然是可能的。 鑒於所需的淩日次數，我們探測JWST生物特征的最佳機會將是紅矮星的近軌道世界，如Trappist-1係統，它有幾個潛在的可居住的地球大小的行星。鑒於生物和非生物起源之間的重疊，JWST觀測可能不足以證實生命的存在，但這項研究表明，我們已經非常接近這種能力。 |
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