系外“超级地球”在26光年外被发现 可能拥有大气层

在过去的25年里，由于建造了专门用于行星搜索的天文仪器，天文学家发现了各种各样的由岩石、冰和气体构成的系外行星。同时，他们还综合运用不同的观测技术，确定了大量行星的质量、大小，从而确定了行星的密度，这有助于他们估计行星的内部构成，提高了在太阳系外发现的行星数量。

然而，要研究岩质行星的大气层，从而有可能全面地描述那些与地球相似的系外行星的特征，在目前现有的仪器下是极其困难的。因此，岩质行星的大气模型仍未得到检验。

最近，德国海德堡马克斯-普朗克天文学研究所的天文学家Trifon Trifonov发表了一项研究报告，内容是发现一颗炙热的“超级地球”围绕着附近的一颗红矮星Gliese 486运行，该行星距离太阳只有26光年。

为此，科学家们使用了“凌日法”和径向速度光谱的综合技术，并利用Teide天文台1.52米的Carlos Sánchez望远镜上的仪器MuSCAT2（用于研究系外行星大气的多色同步相机）等进行观测。这项研究的结果已发表在《科学》杂志上。

他们发现的这颗行星被命名为Gliese 486b，其质量是地球的2.8倍，而体积仅有30%。“通过对其质量和半径的测量计算其平均密度，我们推断其成分与金星或地球相似，它们内部有金属核，”IAC研究员、文章的共同作者Enric Pallé解释说。

Gliese 486b每隔1.5天就绕着它的宿主星运行一次，距离为250万公里。尽管距离恒星如此之近，但这颗行星很可能保留了其原有的部分大气层（这颗恒星的温度比我们的太阳低得多），因此它是用下一代太空和地面望远镜进行更详细观测的理想候选行星。

Trifonov表示：“这颗行星离太阳如此之近的事实令人振奋，因为将有可能利用强大的望远镜，如即将建造的詹姆斯-韦伯太空望远镜和现在正在建造的极大望远镜对其进行更详细的研究。”

Gliese 486b在其轴线上自转的时间与围绕其宿主恒星运行所需的时间长度相同，因此它总是有相同的一面面向恒星。虽然Gliese 486比太阳要暗淡得多，温度也低得多，但辐射非常强烈，行星表面至少会达到约430摄氏度。正因为如此，Gliese 486b的表面可能更像金星的表面，而不是地球的表面，有着炎热干燥的地貌，有着燃烧的熔岩河流。然而，与金星不同的是，Gliese 486b可能有一个稀薄的大气层。

用现有的行星大气模型进行的计算可以与热表面和稀薄大气层两种情况相一致，因为恒星辐照往往会使大气层蒸发，而行星的引力往往会使大气层受阻。确定这两种贡献之间的平衡在今天是困难的。

“Gliese 486b的发现是一次幸运的尝试。如果它的温度在一百度左右，它的所有表面都会是熔岩，它的大气层会是汽化的岩石，”天体生物学中心（CAB，CSIC-INTA）的研究员、文章的共同作者José Antonio Caballero解释说。“另一方面，如果Gliese 486b的温度在一百度左右，它就不适合进行后续观测。”

CARMENES团队未来计划的观测将尝试确定其轨道倾角，这使得Gliese 486b有可能穿越我们和恒星表面的视线，隐没部分光线，并产生所谓的“凌日”。

他们还将利用 “发射光谱法”进行光谱测量，在Gliese 486b运行期间，当被恒星照亮的半球区域作为行星的相位（类似于月球的相位）可见，然后消失在恒星后面。观测到的光谱将包含有关行星被照亮的热表面状况的信息。

“我们不能等到新的望远镜可用，”Trifonov承认。“我们用它们可能获得的结果将帮助我们更好地了解岩质行星的大气层，它们的广度，它们的非常高的密度，它们的组成，以及它们在行星周围分配能量的影响。”

CARMENES项目由西班牙和德国的11个研究机构组成，其目的是利用卡拉阿托天文台（西班牙）3.5米望远镜上的光谱仪监测一组350颗红矮星，以寻找像地球这样的行星。本研究还利用光谱测量来推断Gliese 486b的质量。使用美国双子座北星（8.1米）上的MAROON-X仪器进行了观测，并从Keck 10米望远镜（美国）和欧洲南方天文台的3.6米望远镜获取了档案数据。

光度观测数据来自美国宇航局（NASA）的凌日外行星勘测卫星TESS，该观测站的数据是获得该行星半径的基本数据，还来自Teide天文台（西班牙）1.52米Carlos Sánchez望远镜上的MuSCAT2仪器和智利LCOGT的数据等。