[비즈한국] 在此期間，人類已經發現了許多系外行星。其中既有像地球一樣的岩石行星，也有像木星那樣包裹著厚重大氣層的行星，甚至有些地方還被懷疑存在液態海洋。每一個行星都是生命演化的重要舞臺。地球同樣是由岩石、大氣和海洋三個要素交織而成，才得以存在最後的生命圈。
出乎意料的是，至今尚未發現同時具備這三個要素的行星。如果是大小適中的岩石行星，很難找到大氣的痕跡；而擁有水蒸氣、氧氣等有趣大氣的行星，通常只有像木星那樣巨大的行星。然而，最近發現了一個有趣的候選者，它既是岩石行星，又擁有大氣層。
環繞恆星 LHS 1140 執行的行星 LHS 1140b 本身早在 2017 年就被發現了。這顆行星的質量是地球的 5.6 倍，直徑是地球的 1.7 倍。可以將其視為比地球稍大、更重的“超級地球”。其中心恆星是一顆比太陽暗淡得多的紅矮星。該行星在其公轉軌道上執行，週期僅為 25 天。因此，它接收到的星光約為地球所接收太陽光量的 42%。溫度條件也不算太差，它處於生命可居住區域，即“宜居帶”內。
這是一顆相當引人注目的行星。它不僅僅是一個由固體金屬核構成的岩石行星，據推測，其行星總質量的 10% 到 20% 是由水或冰組成的。它極有可能是一個同時擁有岩石和海洋的世界。如果它再擁有大氣層，那麼它就可能成為集這三個嚴苛要素於一身的“三冠王”行星。
為了確認這最後一個要素——大氣層的存在，詹姆斯·韋布空間望遠鏡將目光投向了這顆行星。2024 年 9 月，該行星凌日（經過中心恆星前方），觀測持續了 6.5 小時。結果驚人地檢測到了氦氣成分。不過，光譜中顯示的氦氣在波長上存在細微偏差，這意味著氦氣並非靜止，而是在移動。推測是因為氦氣正在從行星大氣中逃逸。
然而，在 2025 年隨後的觀測中，沒有發現氦氣訊號。據推測，在那期間，由於恆星劇烈的活動，行星上層大氣的氦氣被吹走了相當大一部分，導致訊號暫時變弱。氦是宇宙中第二輕的氣體。如果行星大氣中存在氦成分，它會上升到上層大氣。此外，它也很容易擺脫行星引力，散逸到外太空。
這次發現之所以更為重要，是因為這次分析的 LHS 1140b 的中心恆星是一顆紅矮星。目前發現的大多數宜居行星都以紅矮星為中心。
然而，紅矮星周圍的行星存在一個大問題。為了在暗淡的紅矮星周圍保持與地球相當的適宜溫度，行星必須緊貼恆星執行在較小的軌道上。但那樣的話，就不可避免地會受到恆星表面釋放的劇烈耀斑和恆星風的影響。如果沒有抵禦恆星風的磁場保護罩，行星的大氣就會全部散逸到太空中。因此，對於近期發現的大多數圍繞紅矮星執行的宜居行星，相當一部分天文學家對其發現生命跡象並不抱太大期待。
儘管人們用詹姆斯·韋布望遠鏡對 TRAPPIST-1 星系進行了多樣化觀測——該星系一處發現了七顆行星，甚至其中三顆以上處於宜居帶，備受矚目——但至今尚未發現明確的大氣痕跡。同樣，由於中心恆星是紅矮星，行星又緊貼恆星，即使行星曾經擁有過大氣，現在可能也已經全部散失了。
然而，確認了氦大氣成分的 LHS 1140b 表明，即使在紅矮星周圍，行星也有可能相當穩健地維持大氣層。正因如此，人們對其他圍繞紅矮星執行的眾多系外行星也重燃了希望。
當然，LHS 1140 恆星本身平穩的性格也起到了作用。這是一顆相對安靜的恆星。它以每 130 天一次的速度緩慢自轉，推測其磁場也非常微弱。因此，它爆發強烈耀斑的可能性很低。為了讓生命在行星上生存，恆星的平靜是必要的。
在本次觀測中，還考察了同一恆星周圍靠得更近的小行星 LHS 1140c。但在這顆行星上沒能找到氦的痕跡。可能是因為該行星體積更小、引力更弱，且距離中心恆星更近，很早就失去了大部分大氣層。與此相反，距離恆星稍遠、引力更強的 1140b 行星可能至今仍保留著大氣。
特別值得注意的是，這顆恆星的年齡為 30 億年。太陽的年齡尚不足 50 億年，30 億年絕非短暫的時間。在如此漫長的歲月中，緊貼紅矮星的行星大氣沒有完全消失並存活下來，這讓人心生希望，認為行星大氣出人意料地能夠長期堅挺地存在。希望在宇宙中，像我們地球一樣，在嚴酷的宇宙環境中為了不辜負難得的幸運而堅持著的行星還有很多。或許在那些行星中，有些地方正孕育著屬於它們自己的生態系統。
參考
https://www.science.org/doi/10.1126/science.aea9708
https://ui.adsabs.harvard.edu/abs/arXiv:2608.19120
作者 池雄培簡介：熱愛貓咪與宇宙。兒時在觀看《銀河鐵道999》後，立志要將宇宙的美麗傳播給世人。目前擔任世宗大學自由專業學部助理教授，同時進行演講、寫作等多種科學傳播活動。著有《關於天文學家的無用之用》、《我們都是作為天文學家而誕生》、《看見宇宙時浮現的奇怪問題》等書，並翻譯了《我為何終結了冥王星》、《量子生活》、《UFO》等作品。