超级地球大气层富含水分

一支由天文学家和行星科学家组成的日本研究团队利用带有蓝光透射滤光片的昴星望远镜上的两个光学摄像机Suprime-Cam和Focas，观测超级地球GJ1214b的行星过境现象。该团队对该行星的大气层是否含有大量水分或氢气进行了研究。利用昴星望远镜进行的观测结果表明，该行星的上空并不具备强烈的瑞利散射特征，而如果没有云彩的大气主要由氢气构成的话，则会呈现这一特征。综合之前在其他颜色光波中的观测发现，这一新的观测结果表明，GJ1214b的空气中可能含有大量水分。

超级地球正成为一类新的系外行星，它们的质量和半径都比地球大，但又比太阳系中的冰巨星（如天王星和海王星）小。我们现在还不知道超级地球是更像“大地球”，还是更像“小天王星”，因为科学家还需对它们的具体特质进行确认。目前，这支研究团队主要致力于研究超级地球GJ1214b的大气特征，他们对GJ1214b在绕其恒星运行时的光散射特征仔细地进行了观测。GJ1214b是广为人知的超级地球之一，位于银河系中心地区的西北方向，隶属蛇夫座，距地球40光年。它是由哈佛大学天文学教授大卫·夏邦诺等人在2009年实施MEarth计划时发现的，该项目的主要目的是在太阳附近的小恒星周围寻找适于居住的行星。

行星过境使科学家得以研究恒星亮度的波长变化（即凌星深度），而这些变化显示出该行星的大气成分。光波波长中强烈的瑞利散射是大气主要由氢气构成的有力证明。光粒子在介质中散射时如果波长不变，就会发生瑞利散射。这种散射对波长有很强的依赖性，而且会使短波长得到加强，从而在蓝色波长而不是红色波长中引起更大的凌星深度。

目前这支日本研究团队利用带有蓝光透射滤光片的昴星望远镜上的两个光学摄像机Suprime-Cam和Focas，搜寻GJ1213b大气中的瑞利散射特征。该行星系统中的宿主恒星在蓝光中显得非常昏暗，这给研究人员确定该行星是否具有强烈的瑞利散射带来了挑战。昴星望远镜的口径很大，达8.2米，因此可以很好地用以采集光线，这使该研究团队能够获得最蓝区域有史以来的最高灵敏度。

该小组的观测显示，GJ1214b的大气层并未显现强烈的瑞利散射，这一发现表明该行星大气中可能含有大量水分。该研究团队计划在不久的将来继续观察，以证实他们的结论。

虽然科学家现在在天空中能够观察到的超级地球只有一小部分，但过境系外行星探测卫星（TESS）开始对太阳系附近地区的过境小行星进行全方位的太空探索时，这种状况将会得到极大的改观。当新的目标出现时，科学家可以利用昴星望远镜这样的新一代大型望远镜，对很多超级地球的大气层进行研究。凭借这类观测，科学家们将得以更加深入地了解各种超级地球的本质。

许林玉/编译

内容来源：science daily网站