[비즈한국] 在此期间，人类已经发现了许多系外行星。其中既有像地球一样的岩石行星，也有像木星那样包裹着厚重大气层的行星，甚至有些地方还被怀疑存在液态海洋。每一个行星都是生命演化的重要舞台。地球同样是由岩石、大气和海洋三个要素交织而成，才得以存在最后的生命圈。
出乎意料的是，至今尚未发现同时具备这三个要素的行星。如果是大小适中的岩石行星，很难找到大气的痕迹；而拥有水蒸气、氧气等有趣大气的行星，通常只有像木星那样巨大的行星。然而，最近发现了一个有趣的候选者，它既是岩石行星，又拥有大气层。
环绕恒星 LHS 1140 运行的行星 LHS 1140b 本身早在 2017 年就被发现了。这颗行星的质量是地球的 5.6 倍，直径是地球的 1.7 倍。可以将其视为比地球稍大、更重的“超级地球”。其中心恒星是一颗比太阳暗淡得多的红矮星。该行星在其公转轨道上运行，周期仅为 25 天。因此，它接收到的星光约为地球所接收太阳光量的 42%。温度条件也不算太差，它处于生命可居住区域，即“宜居带”内。
这是一颗相当引人注目的行星。它不仅仅是一个由固体金属核构成的岩石行星，据推测，其行星总质量的 10% 到 20% 是由水或冰组成的。它极有可能是一个同时拥有岩石和海洋的世界。如果它再拥有大气层，那么它就可能成为集这三个严苛要素于一身的“三冠王”行星。
为了确认这最后一个要素——大气层的存在，詹姆斯·韦布空间望远镜将目光投向了这颗行星。2024 年 9 月，该行星凌日（经过中心恒星前方），观测持续了 6.5 小时。结果惊人地检测到了氦气成分。不过，光谱中显示的氦气在波长上存在细微偏差，这意味着氦气并非静止，而是在移动。推测是因为氦气正在从行星大气中逃逸。
然而，在 2025 年随后的观测中，没有发现氦气信号。据推测，在那期间，由于恒星剧烈的活动，行星上层大气的氦气被吹走了相当大一部分，导致信号暂时变弱。氦是宇宙中第二轻的气体。如果行星大气中存在氦成分，它会上升到上层大气。此外，它也很容易摆脱行星引力，散逸到外太空。
这次发现之所以更为重要，是因为这次分析的 LHS 1140b 的中心恒星是一颗红矮星。目前发现的大多数宜居行星都以红矮星为中心。
然而，红矮星周围的行星存在一个大问题。为了在暗淡的红矮星周围保持与地球相当的适宜温度，行星必须紧贴恒星运行在较小的轨道上。但那样的话，就不可避免地会受到恒星表面释放的剧烈耀斑和恒星风的影响。如果没有抵御恒星风的磁场保护罩，行星的大气就会全部散逸到太空中。因此，对于近期发现的大多数围绕红矮星运行的宜居行星，相当一部分天文学家对其发现生命迹象并不抱太大期待。
尽管人们用詹姆斯·韦布望远镜对 TRAPPIST-1 星系进行了多样化观测——该星系一处发现了七颗行星，甚至其中三颗以上处于宜居带，备受瞩目——但至今尚未发现明确的大气痕迹。同样，由于中心恒星是红矮星，行星又紧贴恒星，即使行星曾经拥有过大气，现在可能也已经全部散失了。
然而，确认了氦大气成分的 LHS 1140b 表明，即使在红矮星周围，行星也有可能相当稳健地维持大气层。正因如此，人们对其他围绕红矮星运行的众多系外行星也重燃了希望。
当然，LHS 1140 恒星本身平稳的性格也起到了作用。这是一颗相对安静的恒星。它以每 130 天一次的速度缓慢自转，推测其磁场也非常微弱。因此，它爆发强烈耀斑的可能性很低。为了让生命在行星上生存，恒星的平静是必要的。
在本次观测中，还考察了同一恒星周围靠得更近的小行星 LHS 1140c。但在这颗行星上没能找到氦的痕迹。可能是因为该行星体积更小、引力更弱，且距离中心恒星更近，很早就失去了大部分大气层。与此相反，距离恒星稍远、引力更强的 1140b 行星可能至今仍保留着大气。
特别值得注意的是，这颗恒星的年龄为 30 亿年。太阳的年龄尚不足 50 亿年，30 亿年绝非短暂的时间。在如此漫长的岁月中，紧贴红矮星的行星大气没有完全消失并存活下来，这让人心生希望，认为行星大气出人意料地能够长期坚挺地存在。希望在宇宙中，像我们地球一样，在严酷的宇宙环境中为了不辜负难得的幸运而坚持着的行星还有很多。或许在那些行星中，有些地方正孕育着属于它们自己的生态系统。
参考
https://www.science.org/doi/10.1126/science.aea9708
https://ui.adsabs.harvard.edu/abs/arXiv:2608.19120
作者 池雄培简介：热爱猫咪与宇宙。儿时在观看《银河铁道999》后，立志要将宇宙的美丽传播给世人。目前担任世宗大学自由专业学部助理教授，同时进行演讲、写作等多种科学传播活动。著有《关于天文学家的无用之用》、《我们都是作为天文学家而诞生》、《看见宇宙时浮现的奇怪问题》等书，并翻译了《我为何终结了冥王星》、《量子生活》、《UFO》等作品。