詹姆斯韦伯太空望远镜揭示了遥远的气体大气中充满了二氧化碳

　　科学家们利用光的传输来确定这颗气态巨行星大气的构成。
　　系外行星 WASP-39 b 的外观示意图。NASA、ESA、CSA 和 J. Olmsted (STScI)
　　美国宇航局的 詹姆斯韦伯太空望远镜(JWST) 继续其炙手可热的科学发现之夏，发现了系外行星大气中二氧化碳的第一个明确证据。研究结果已被接受发表在《 自然 》杂志上。太阳系外行星或系外 行星是我们太阳系之外的任何行星。它们中的大多数以地球绕太阳运行的方式围绕其他恒星运行，但一些自由漂浮的系外行星（又名流氓行星）围绕银河系中心运行，不受任何其他恒星的束缚。
　　这一新发现意味着开创性的 JWST 未来可能能够在较小的岩石行星的稀薄大气中检测和测量关键分子，如二氧化碳。这种数据让科学家们深入了解银河系行星的形成、组成和演化。
　　系外行星WASP-39b于 2011 年首次被发现。七年后，美国宇航局的哈勃和斯皮策太空望远镜 在 WASP-39b 的大气中检测到水蒸气、钠和钾，让我们得以一窥地球周围的情况。2022 年，它成为 JWST 研究的第一颗系外行星。
　　WASP-39b 旋转距离地球约 700 光年，是一颗热气巨行星，质量与土星相当，但直径比木星​（我们太阳系最大的行星）大 1.3 倍。这颗行星的浮肿部分是由于它的温度约为 1,600 华氏度（900 摄氏度），因此被称为＂热土星＂。WASP-39b 正处于一个无尽的夏天，因为它与我们的太阳系中更冷、更紧凑的气体巨星非常接近地围绕其母星运行。它是如此接近，以至于它在四个地球日内完成了它的恒星的完整轨道，或一个＂年＂。
　　WASP-39b 的首次报道是使用基于地面的检测来自其宿主恒星的周期性变暗的光。这是当行星从它前面经过时，来自行星主恒星的光变暗的时候，就像在日食期间一样。凌日，或这种类似日食的事件，可以为研究人员提供探索行星大气的理想机会。
　　根据美国宇航局的说法，不同的气体吸收不同的颜色组合，这意味着研究人员＂可以分析整个波长光谱中透射光亮度的微小差异，以确定大气的确切成分＂。WASP-39b 的膨胀大气和频繁的凌日相结合，使其成为透射光谱技术的完美目标。
　　图：JWST 近红外光谱仪 (NIRSpec) 的一系列光变曲线显示了随着时间的推移，当行星在 2022 年 7 月 10 日凌日时，来自 WASP-39 恒星系统的三种不同波长（颜色）光的亮度变化。
　　学分：插图：NASA、ESA、CSA 和 L. Hustak (STScI)；科学：JWST 凌日系外行星社区早期发布科学团队
　　该团队使用 JWST 的近红外光谱仪 (NIRSpec)进行这些观察。＂数据一出现在我的屏幕上，巨大的二氧化碳特征就抓住了我，＂约翰霍普金斯大学研究生、JWST 凌日系外行星社区早期释放科学团队成员扎法尔·鲁斯塔姆库洛夫 (Zafar Rustamkulov) 说，该团队进行了这项调查。一份声明。＂这是一个特殊的时刻，跨越了系外行星科学的一个重要门槛。＂
　　据美国宇航局报道，在系外行星透射光谱中测量 3 至 5.5 微米范围内如此多单色的亮度差异对于研究人员来说是第一次。在测量系外行星中有多少气体、水、甲烷和二氧化碳时，访问这部分光谱至关重要。
　　＂在 WASP-39 b 上检测到如此清晰的二氧化碳信号对于检测较小的类地行星上的大气来说是个好兆头，＂加州大学圣克鲁兹分校的团队负责人 Natalie Batalha 在美国宇航局的声明中说。
　　对科学家来说，了解行星大气的组成很重要，因为它为了解行星的起源和演化提供了一个窗口。＂二氧化碳分子是行星形成故事的敏感示踪剂，＂亚利桑那州立大学的研究小组成员迈克·莱恩在美国宇航局的声明中说。＂通过测量这种二氧化碳特征，我们可以确定形成这颗气态巨行星使用了多少固体和多少气态物质。在接下来的十年中，JWST 将对各种行星进行这种测量，从而深入了解行星如何形成的细节以及我们自己的太阳系的独特性。＂