根据最新研究，位于我们银河系的一颗岩石般大小的地球型行星可能周围环绕着大气层，这引发了一种可能性，即它也可能在表面上拥有液态水，因此能够支持生命。
在发表在《天体物理学快报》上的两篇独立论文中，天文学家们集中研究了TRAPPIST-1系统，该系统由七颗围绕单颗恒星运转的岩石行星组成。两项研究概述了美国宇航局詹姆斯·韦伯太空望远镜观测的初始结果，表明特别是一颗行星，即TRAPPIST-1e，可能拥有类似地球的富含氮的大气层，尽管还需要后续研究来确认这一发现。
这些结果是在太阳系及其之外寻找地外生命的研究中的重要一步。
本周，美国宇航局宣布，在火星上采集的岩石样本可能包含古代微生物生命的证据。现今的火星有着主要由二氧化碳、氮气和氩气组成的稀薄大气层，但据信在数十亿年前，红色星球拥有更厚的大气层，当时表面有液态水流动。
科学家长期以来一直认为水是生命的必不可少的成分。
为了使水保持在液态状态，而不是立即蒸发到太空中，行星或卫星需要具有大气层。这使得对系外行星大气层的搜索成为天文学领域中最引人入胜的追求之一。
“最终，我们希望达到这样一个目标，找到一颗行星，哈撒，我们看到只有生命才能产生的分子，”苏格兰圣安德鲁斯大学的系外行星天文学家兼这两项研究的共同作者瑞安·麦克唐纳说道。“但是你需要有一个大气层，所以我们首先要做的是找到有大气层的行星。” TRAPPIST-1系统距离地球40光年，自从2016年发现以来，一直受到广泛研究，因为其中几颗行星可能具有适宜支持地外生命的条件。
每一个光年约等于6万亿英里。
特别是TRAPPIST-1e据信是在其恒星的理论“宜居区”中运转，这个距离不会太近导致极其炎热，也不会太远导致寒冷冰冷，而是正好适合液态水存在于表面。
在新的研究中，天文学家们使用美国宇航局的詹姆斯·韦伯太空望远镜观测了TRAPPIST-1e的四次“凌日”事件，即行星经过其恒星正面时的时刻。该望远镜并未直接看到TRAPPIST-1e周围的大气层，而是通过测量外行星吸收光线的方式来确定环绕行星的物质。
类似于棱镜，光线可以被分为不同色带的颜色在彩虹光谱中，特定颜色受阻或受过滤的方式可以显示出特定的原子或气体分子的迹象。
例如，如果某些颜色被吸收，可能意味着高浓度的二氧化碳。颜色的变化也可以暗示不同的化学特性，包括氢、氧、甲烷或氮的存在。
“如果我们看不到颜色的变化，那么这颗行星可能只是一颗光秃秃的岩石，”麦克唐纳说道。“光秃秃的岩石不在乎你照射红光还是蓝光，它只是会均匀地吸收它们。”
在四次凌日事件中，研究人员并未发现TRAPPIST-1e周围富含氢气的大气层的证据。他们也没有看到潜在大气层被二氧化碳所主导的迹象。然而，韦伯望远镜的观察结果暗示其大气层可能富含氮。
“这是一个令人兴奋的进展，它在很大程度上帮助我们缩小了可能性，即大气层可能更类似于地球，”芝加哥大学的博士后研究员卡罗琳·皮奥莱特·戈哈耶卜说道，她并未参与这项新研究。
地球自身的大气层含有大量氮气。围绕土星的一颗卫星—泰坦，同样拥有主要由氮气组成的大气。美国宇航局表示，泰坦很可能隐藏着广阔的地下海洋，这可能使其成为宜居之地，但是该卫星充满甲烷的环境意味着那里存在的任何生命会与地球上的生命截然不同。
戈哈耶卜另外还是一项发表在上个月《天体物理学快报》上的研究的主要作者，该研究集中研究了TRAPPIST-1系统中另一颗行星：TRAPPIST-1d，也就是围绕恒星运转在宜居区内的第三颗行星。该研究未发现土壤中存在常见于地球大气层的分子，如水、二氧化碳或甲烷。
研究这些天体面临着巨大的挑战。
TRAPPIST-1恒星虽然较小但极其活跃，这为研究人员增加了很多干扰。例如，麦克唐纳及其同事花了一年多的时间分析韦伯望远镜的数据，并试图区分来自TRAPPIST-1e及其恒星的化学特征。
为了确认大气层的存在，麦克唐纳及其同事计划在接下来的几年内研究TRAPPIST-1e的另外15次凌日事件。
他说，对于系统中另外三颗更远的行星，TRAPPIST-1f、TRAPPIST-1g和TRAPPIST-1h，研究也即将展开。
这项研究应有助于科学家更接近回答关于系外行星和寻找生命的一些持久问题。
“我们尚未确切地在太阳系之外的任何岩石行星上找到大气层，这使得研究和搜索类地行星上的大气层变得非常令人兴奋，”皮奥莱特·戈哈耶卜说道。“但还有很多工作要做。”