探测系外行星的大气层可以揭示生命的故事特征

可能是生命潜伏在其他行星上。但是卡在地球上，我们怎么能确定呢?一个很好的起点是寻找其他世界上已知为生命关键成分的化合物。

检测这些所谓的生物签名，即已知由活生物体产生的化合物，将有力地证明世界可能包含生命。但是，从如此遥远的世界中拾取化学物质，并选择合适的化合物来寻找，却很复杂。

荷兰莱顿大学(Leiden University)的伊格纳斯·斯内伦(Ignas Snellen)教授一直在精炼技术，将最大的地面望远镜的数据与高对比度成像相结合，可以揭示像行星这样的微弱物体。望远镜使用高精度光谱仪检查从太空中探测到的不同波长的光。

斯内伦教授说：“你想尽可能地滤除实际的星光，以使从系外行星获得的任何信息可见。”

通过检查穿过行星大气层并到达地球的星光，可以推导出存在的气体类型。

虽然望远镜还不够大，无法检查地球大小行星的光谱，但科学家们正在将它们的方法用于较大的系外行星，即所谓的热木星上，因为它们太热而无法支撑我们所知的生命。这些是气体巨系外行星，它们的轨道非常接近其母恒星。实际上，它们是如此紧密地相连，以至于它们像我们的月亮一样被潮汐锁定，系外行星绕其恒星的每个轨道仅旋转一次。

由于此类行星的一侧始终处于光亮状态，而另一侧始终处于黑暗状态，因此光亮的一侧变得如此炎热，以至于大气可以沸腾，从而产生了从行星上流下来的物质风，有点像彗星的尾巴。

在EXOPLANETBIO项目中，Snellen教授和他的团队首次使用高精度光谱仪通过地面望远镜确认了木星高温大气中的氦含量，这可以揭示这一过程进行了多长时间。

他说：“对于这些炙手可热的木星来说，这是一个突破。”“这些外层尾巴是已知的，但很难观察到，因为看到它们的唯一方法是通过使用哈勃太空望远镜检测氢，而氢是无法通过地球大气层检测到的。

“现在，有了更强的氦气，我们可以用望远镜从地面上很好地做到这一点。”

了解炽热的木星是否会从其大气中逸出以及可能需要多长时间，可以解释所有系外行星的大气如何随时间变化。

Snellen教授说：“这类大气逃逸过程现在不是很重要，但是在早期的太阳系中却很重要，因为太阳活跃得多。”

系外气候

利用这些新技术，他的团队还能够取得另一个首创，即检测自旋速率(行星旋转的速度)以及系外行星的轨道速度。

他说：“热木星的旋转速度通常很低，因为它们通常被潮汐锁定。”

这可以揭示出系外行星的气候和相关天气的一些信息。

“当行星快速旋转时，它会得到像木星这样的波段。地球旋转得较慢并且有一些波段，但是它仍然主要受低压系统的控制。现在，如果您有一个热木星，它的旋转甚至更慢，那么您就不会得到任何带状结构。天气系统将完全不同。”他说。

当来自较热的永恒之日的能量转向较凉爽的夜晚时，他已经能够观察到这类行星大气中的高风。

Snellen教授有信心升级CRIRES(深冷高分辨率红外Echelle光谱仪)仪器，该仪器将于明年在欧洲南方天文台(ESO)超大型望远镜上投入使用，它将使他们能够在较冷的地方找到甲烷等化合物行星。如果在地球大小的行星中发现甲烷，它可能是生命中的组成部分。

“我认为这是一个运动场。我们正在学习的方法，现在有一天我们可以将其应用到类似地球的行星上。(ESO的)超大型望远镜应该在2026年准备就绪，并且我们可以开始探索类地球的行星。”

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