北京
随着近年来科学技术的飞速发展，仅仅发现太阳系外的行星已不再是难事。然而，要弄清它们的真实面貌却困难得多。在一项具有里程碑意义的新研究中，哈佛大学的研究人员报告了迄今为止最有力的证据，表明这颗岩石系外行星LHS 1140 b拥有大气层，使其成为AI时代发现的最引人入胜的行星之一。
研究团队通过分析隐藏在望远镜观测数据中极其微弱的信号得出了这一结论。他们将多项观测数据与详细的计算机模型相结合，确定该信号源自从行星大气中逸出的氦气，研究人员表示，这提供了迄今为止最有力的证据，证明一颗位于宜居带的岩石行星保留了大气层。
拥有大气层为何如此重要?这一发现并不意味着LHS 1140 b具备宜居性，也不意味着它存在生命。相反，它为科学家们继续研究这颗行星提供了又一个理由。未来的观测可能会揭示大气层的组成——是否含有水蒸气或其他重要气体，以及它与地球大气层的相似之处(或差异)。这一重大发现将非常有助于科学家更好地了解哪些遥远的行星是未来探索的最 佳候选对象。
“大气层对于行星支持我们所知的生命至关重要，”论文第一作者科林·切鲁比姆(Collin Cherubim)表示，他最近刚从哈佛大学获得地球与行星科学博士学位。“这是人类首次在另一颗恒星的宜居带内发现岩石行星拥有大气层。”
现在让我们来看看他们究竟是如何做到的，以及数据和AI在其中发挥了什么作用。毕竟，探测一颗距离地球48光年之遥的行星周围的大气绝非易事。研究人员寻找的信号不仅微弱，还埋藏在海量的望远镜数据之中。科学家们不得不反复梳理观测数据，先提取相关信息，再运用先进的数据分析技术，从噪声中辨别出真实的大气特征。
虽然AI并未独立完成这一发现，但它是更广泛的计算工具集的一部分，它帮助研究人员分析数据并验证了研究结果。
“二十年前，我们甚至还在怀疑其他类地行星是否真的存在，”哈佛大学戈登·麦凯环境科学与工程讲席教授、地球与行星科学教授、Cherubim的博士论文导师之一的Robin Wordsworth表示，“后来我们了解到它们很常见，并在宜居带中发现了一些。接下来的问题是，其中是否有任何一颗成功保留了大气层。现在我们知道，至少有一颗做到了。”
这项发现之所以备受关注，部分原因在于LHS 1140 b并非随机选定。多年来，天文学家一直对这颗行星颇感兴趣。自2017年被发现以来，它迅速成为太阳系外最具潜力的岩石行星之一。
其中一个主要原因是，它位于天文学家所说的“宜居带”内——即围绕恒星的特定区域，该区域的温度恰好适合行星表面存在液态水。其他重要因素包括：它是一颗岩石行星，而非像木星那样的气态巨行星;而且它距离我们足够近，便于研究，比许多其他系外行星都要近。
去年，詹姆斯·韦伯空间望远镜(JWST)的观测结果表明，它甚至可能是一个拥有浓密大气层的富水世界，而非光秃秃的岩石行星，这使其成为后续研究中更具吸引力的目标。
这项新研究将相关工作又推进了一步。研究人员不再仅仅推测可能存在大气层，而是发现了大气层确实存在的直接证据。有趣的是，研究团队在2024年的观测中探测到氦气从该行星逸出，但在2025年的观测中却未再观测到相同的氦气逸出现象。研究人员表示，这并非削弱了这一发现，反而表明大气层本身会随着时间推移，在与主星辐射相互作用的过程中发生变化。
研究人员还观测了该星系中的另一颗行星，即LHS 1140 c。这颗行星未显示出任何大气存在的迹象。两颗邻近行星呈现出截然不同的结果，这为科学家们提供了又一个机会，以探究为何有些行星能够保留其大气数十亿年，而另一些却会失去大气。
两颗邻近行星围绕同一颗恒星公转，这为天文学家提供了一个难得的机会，可以比较为什么一颗行星似乎保留了大气层，而另一颗却可能失去了大气层。
随着天文学家为未来几年利用詹姆斯·韦伯空间望远镜(JWST)进行更详细的观测做准备，LHS 1140 b 很可能成为未来大气研究的试验案例。科学家从这颗行星上获得的发现，可能会影响未来数年他们寻找和研究潜在宜居岩石行星的方式。
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