TRAPPIST-1c不是我们所希望的外金星但不要责怪这颗恒星

最近发表在arXiv预印本服务器上并被《天体物理学杂志》接受的一项研究使用计算机模型来调查为什么系外行星TRAPPIST-1c无法拥有厚厚的二氧化碳(CO2)大气层，尽管它接收到相同数量的太阳辐射它的母星是金星，它从我们的太阳接收过来，而后者拥有非常厚的二氧化碳大气层。

这项研究是在2023年6月发表在《自然》杂志上的一项研究之后进行的，该研究使用了NASA詹姆斯·韦伯太空望远镜(JWST)的数据来确定TRAPPIST-1c不具有二氧化碳大气层。这两项研究都是在TRAPPIST-1系统发布之际进行的，该系统距地球约41光年，绕恒星运行仅需2.4天，由于已确认的数量，在过去几年中受到了科学界的广泛关注。该系统内的系外行星及其在天体生物学方面的潜力。

“TRAPPIST-1系统很特别，因为它拥有七颗大约地球大小的行星，这些行星存在于宜居带内部、内部和外部的轨道位置，那里可能存在液态水，”研究生研究助理凯蒂·泰克塞里亚(KatieTeixeria)德克萨斯大学奥斯汀分校天文学系的教授、该研究的主要作者告诉《今日宇宙》。

“由于TRAPPIST-1是一颗M矮星(与太阳不同，太阳是G型恒星)，我们不确定它的行星是否能够保留大气层，这是宜居性的先决条件。通过在TRAPPIST-1系统中寻找大气层，我们得到了关于M矮星系统是否有利于生命存在的第一条线索，M矮星系统约占我们银河系恒星的70%。”

在这项研究中，研究人员使用了一系列计算机模型来模拟TRAPPIST-1c大气层的演变，特别是关于随着时间的推移，母星的太阳辐射(也称为恒星(太阳辐射))损失了多少行星大气层。)风剥。最终，结果表明TRAPPIST-1c可能去除了大约16巴的CO2气体，研究人员指出，这比地球或金星上目前的CO2量要少。

因此，研究人员得出了两种可能的情况来解释TRAPPIST-1c生命周期中CO2损失较少的情况：要么该行星最初形成时含有少量挥发物，其中通常包括二氧化碳、氮、水和氢，并且在地球和金星的数量都很大;TRAPPIST-1c在其早期历史中经历了大量的恒星风剥离。

“这项研究的主要结论是，TRAPPIST系统中的长期恒星风剥离强度不足以清除TRAPPIST-1c中的大量CO2大气，因此，TRAPPIST-1c对于大多数恒星来说可能是缺碳的。其生命周期，”Teixeria告诉《今日宇宙》。

除了研究TRAPPIST-1c上的恒星风剥离之外，研究人员还使用这些相同的计算机模型来研究TRAPPIST-1系统内的其他六颗行星如何受到恒星风剥离的影响，以及它们是否能够在较长时间内保持大气层。这些行星目前被假设为地球大小的岩石世界，包括TRAPPIST-1b、TRAPPIST-1d、TRAPPIST-1e、TRAPPIST-1f、TRAPPIST-1g和TRAPPIST-1h，其中TRAPPIST-1b在TRAPPIST内部轨道运行-1c和e、f和g位于恒星的HZ内。

TRAPPIST-1系统的独特之处在于行星之间的距离极其紧凑，因为所有七颗行星都在水星轨道内运行，这使得对潜在恒星风剥离的研究变得更加诱人。然而，尽管它们的轨道紧凑，研究人员利用他们的计算机模型得出了一个有趣的发现。

Teixeria说：“我们预测，更遥远的TRAPPIST-1行星可能会保留大气层，因为恒星风造成的大气质量损失随着距恒星距离的平方而减少，而且失控的温室效应不太可能发生在这些遥远的、较冷的行星。这意味着水和其他分子可能会更接近地表，而不是从行星上蒸发掉。”

展望未来，研究人员指出，未来的JWST观测将使他们能够更好地了解所有TRAPPIST-1行星的大气层组成和大小。