系外行星可能隐藏着它们的大气层

我们发现的大多数系外行星都围绕红矮星运行。这并不是因为红矮星有什么特别之处，只是因为它们很常见。银河系中大约75%的恒星都是红矮星，所以你可以想象红矮星行星的数量最多。这也意味着大多数宜居星球都将围绕这些小而冷的恒星运行，这对我们寻找生命有着重大影响。

首先，任何可能宜居的红矮星都需要近距离绕恒星运行，才能有足够的温度容纳液态水。我昨天谈到的TRAPPIST-1系统就是一个很好的例子。该系统的三颗可能宜居的行星的轨道距离仅为水星和太阳之间距离的一小部分。这意味着它们面临恒星耀斑等风险，但也意味着它们几乎肯定被潮汐锁定。

当行星或卫星距离其伴星太近，潮汐力使其自转与轨道运动同步时，就会发生潮汐锁定。当行星被潮汐锁定时，其一侧始终面向恒星，而另一侧则永远处于黑暗之中。

你可能想象得到，这意味着温暖的一侧会炸开，而另一侧会结冰。除非这颗行星拥有良好的大气层，否则情况确实如此。如果大气层像地球一样富含水分，热量就可以在白天和夜晚之间移动。这样的星球的天气会很奇怪，但潮汐锁定的星球可能适合居住，白天和夜晚的温度相当均匀。

观测潮汐锁定行星的大气层非常困难，但天文学家有一个方法可以查看大气层是否存在。他们不用试图捕捉大气光谱，而是直接测量行星相对两侧的表面温度。

因此，当行星在恒星前方移动时观察恒星，以确定其暗面的温度，当行星在恒星后方移动时再次观察恒星，以确定其亮面的温度。如果暗面和亮面的温度差别很大，那么它肯定没有大气层。很简单。但一项新研究表明，这不一定正确。

该论文发表在arXiv预印本服务器上。

在本文中，作者认为，星球暗面的云层可能会扭曲我们的数据。为了证明这一点，他们考虑了一个潮汐锁定的世界，它拥有厚厚的大气层。根据他们的模型，大气层会调节地球上的全球温度，使白天的温度只比暗面高几十度。这类似于地球上干旱地区的昼夜极端情况。虽然温度变化适中，但足以引发暗面厚云的形成。

在这种情况下，白天的一侧几乎无云，我们可以测量行星表面的温暖温度。但如果阴面有云，我们可以测量上层云的温度，而上层云的温度会低得多。因此，尽管行星表面温度相当均匀，但它似乎会像一个没有空气的世界一样出现极端的温度变化。作者继续研究詹姆斯·韦伯太空望远镜的观测结果如何区分多云行星和没有大气层的行星，但很明显，寻找宜居行星的一个简单技巧并不那么简单。