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Stanford University
Illustration of an exoplanet

Q&A: Modeling an exoplanet’s atmosphere

利用美国宇航局斯皮策太空望远镜的数据进行的一项新研究为我们太阳系外的岩石行星表面提供了罕见的一瞥。这个星球可能类似于水星或地球的月球,几乎没有气氛。

通过danielle torrent tucker
时钟-靠谱网赌app_网赌app2019年8月22日

为了寻找银河系以外的生命,许多科学家将目光投向了像地球这样的球体:岩石行星。因此,在过去的系外行星测量卫星(tess)发现一颗比去年秋天略大于地球的岩石行星之后,一组研究人员发起了一项运动,利用斯皮策太空望远镜拍摄额外的图像,这是目前太空中唯一可以直接探测行星的望远镜。红外线。望远镜产生的图像小于1个像素 - 1/94英寸 - 就像一团灰尘,用来预测地球的可居住性。

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laura schaefer

通过观察地球的几个轨道,科学家们可以绘制地表温度图并创建其大气模型 - 科学家们才刚刚开始研究岩石行星。研究人员对系外行星的了解很多都是基于他们对周围恒星的了解。

“人们说我们只知道一颗行星,因为我们知道这颗恒星,因为我们基本上根据我们对恒星的测量来推断出事物,” laura schaefer,靠谱网赌app的地质科学助理教授 School of Earth Energy & Environmental Sciences (靠谱网赌app_网赌app)和合着的一项关于一个行星的研究,该研究发表在 性质 译者: 19。

该团队的分析表明,这颗行星3844b位于距离我们48.6光年远的地方,比地球要热得多,可能被黑暗的火山岩覆盖。它在短短11个小时内围绕一颗小于太阳的恒星运行。这颗恒星是一颗矮星 - 一种最常见,寿命最长的恒星,因此可能占据星系中很高比例的行星 - 而岩石行星的大气层是第一颗被称为恒星的轨道。研究人员发现,这颗行星几乎没有气氛,因而无法支持生命 - 这是了解m矮星周围类似岩石行星大气层的重要发现。

斯坦福新闻社与schaefer进行了交谈,以了解有关调查结果及其含义的更多信息。

为什么科学家想探索系外行星?

非常广泛地说,它是试图更好地了解行星的形成。我们非常详细地了解了我们太阳系中的行星,但这只能给我们一个关于行星形成如何运作的快照。通过走出去寻找其他恒星周围的行星,我们发现了许多我们在行星形成时没有意识到的新事物。例如,我们发现了一类没有人预期存在的行星,称为热木星。这些实际上是第一种被发现的系外行星。

观察系外行星的另一个主要目标是寻找另一个可能拥有生命的地球。我专注于较小的岩石行星,而不是大型的天然气巨头。我们的目标最终是在我们称之为“可居住区”的地方找到一颗行星,这是一个轨道空间区域,液态水可能在地球表面稳定。

为了确定一颗行星是否有生命,我们需要能够测量它的大气层,看看生命是否影响了它,正如我们所知道的那样,地球上的氧气是由生命产生的。生命在地球上普遍存在之前,它的气氛非常不同。所以我们想如果我们可以看看可居住区内行星的大气层并确定它们是由什么构成的,那么也许我们可以说这些行星是否有生命。这是实现这一目标的第一步。

团队如何绘制一个如此遥远的行星的温度?

通过观察沿其轨道不同点的行星,我们可以看到行星一天的不同部分。如果我们正在观察恒星的光线,当行星在恒星前面经过时我们会看到一个大的下降,我们称之为过境。当它落在恒星后面时,我们看到一个较小的下降,我们称之为次日食。这种倾角的数量使我们对地球表面温度产生了约束。我们还可以查看恒星光的变化,它们为我们提供了白天和夜晚的温度图。

我们可以很好地约束轨道;我们知道它与它的恒星有多接近,我们知道恒星的亮度,所以我们基本知道这颗行星从恒星接收了多少光。我们使用恒星演化的模型来试图了解行星在其整个生命周期中获得了多少光。

数据告诉你的气氛是什么?

一个大气层可以吸收恒星产生的热量并将其移动。如果行星没有大气层,那么你会发现白天和夜晚之间存在很大的对比。大气的两个特征是最高温度点的变化和该特征的较低幅度,这表明热量正在四处移动。在这个特殊的行星 - 这是一种能够进行这种测量的岩石行星之一 - 我们发现白天和黑夜之间的温度对比很大,而且没有温度点的偏移。这表明大气层必须非常薄。

我的贡献是通过运行模型来确定大气是否稳定,以观察地球在整个星球的一生中可能失去的一系列参数。如果行星以大约相同数量的气体开始,例如水和二氧化碳,如地球或甚至更多,那么由于恒星加热大气,它将在其使用寿命期间失去所有气体并导致它逃脱 - 这是大气逃逸的一种机制。我们研究了另一个限制行星可能具有的大气低端的模型,并确定这些薄的大气层在这个星球上不稳定。

你为什么把研究重点放在大气逃逸模型上?

几年前,在我开始读研究生之前,我开始研究早期的行星大气。对我而言,这是最有趣的问题之一,因为它是地球的早期状态,似乎真正确定了它在其生命周期中如何演变。这对地球来说非常重要,因为我们对前五亿年的早期历史知之甚少 - 但那是生命开始的时期。所以我的观点是你必须从头开始。这实际上意味着在行星形成之前开始并试图了解制造地球的所有过程以及它最终形成的初始条件。通过观察这些炎热,多岩石的系外行星,我们可以测试我们对这些过程的理解。

Additional co-authors of the study are affiliated with the Massachusetts Institute of Technology, the University of Maryland, the 加州 Institute of Technology, the University of Texas at Austin, Vanderbilt University, the Space Telescope Science Institute and the Center for Astrophysics | Harvard & Smithsonian.

这项工作得到了美国宇航局和约翰邓普顿基金会的支持。

媒体联系人

laura schaefer

School of Earth, Energy & Environmental Sciences

lkschaef@stanford.edu,650-723-3090

丹尼尔塔克

School of Earth, Energy & Environmental Sciences

dttucker@stanford.edu,650-497-9541

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