49光年外，天文学家在一颗岩石星球上看到了氦气正在逃跑

这事儿得从一颗叫格里泽3053b的行星说起。它不在太阳系，在金鱼座，离我们49光年。

2024年，天文学家把望远镜对准了它，结果看到了以前从没见过的东西——一颗位于宜居带的岩石行星，居然被探测到了大气层存在的信号。这可是头一回。

大家好啊，我是汤宝。这颗行星的主恒星是格里泽3053，一颗很小的红矮星，质量只有太阳的0.18倍，半径也就太阳的五分之一左右。

2017年天文学家通过凌日法发现了它——行星从恒星前面经过，恒星的亮度就会周期性变暗，跟日食差不多一个道理。

观测到的光度曲线呈现出U形凹陷，再配合镜像数据测量恒星的摆动幅度，天文学家算出了这颗行星的底细：半径是地球的1.7倍，质量是地球的5.6倍。

这个尺寸很特别。根据系外行星质量半径关系图，它要么是一颗岩石行星，要么就是一颗迷你海王星。如果是后者，基本跟宜居没什么关系了，气体巨行星的表面根本没有落脚的地方。

但如果它是岩石行星，事情就变得有意思多了，因为它恰好位于恒星的宜居带内——理论上温度适宜、液态水有可能存在的地方。

问题来了。岩石行星要想成为真正的宜居世界，光有合适的光照远远不够，还得有大气层。大气层既能锁住温度留住液态水，又能挡住宇宙射线，没有大气层的岩石行星跟月球没什么区别。

偏偏在岩石行星上找大气层，一直是天文学界最头疼的事。从第一颗系外行星被发现到现在6000多颗记录在案，人类从未在任何一颗位于宜居带的岩石行星上，成功探测到大气的确凿信号。

直到这次。

凌日观测中，氦元素的吸收线出现在了不该出现的地方

探测行星大气靠的是透射光谱法——行星凌日时，恒星的光穿过行星外围大气，大气中的各种元素会吸收特定波长的光，留下特征性的“指纹”。

2024年，天文学家利用智利麦哲伦天文台的WINERED高分辨率红外光谱仪，在格里泽3053b两次凌日过程中捕捉到了清晰的数据。

他们看到了什么？氦元素的吸收线。

这是行星高层大气存在氦气层的直接证据，而且信号非常明显，绝对不是噪音。但紧接着，一个怪事让研究人员皱起了眉头。

在凌日开始之前和结束之后，氦元素的吸收信号依旧存在，虽然很微弱，但确实还在。这个现象像什么？像彗星。

彗星靠近太阳时，表面的冰被蒸发，形成巨大的彗发和彗尾，包裹在彗核周围。格里泽3053b的氦气层似乎也在发生类似的事情——它虽然有大气，但这层大气正在被恒星的辐射一点点蒸发掉。

根据信号强度反推，氦气层流失的速度大约是每秒200吨。一年下来，就是60多亿吨。照这个速度，这颗行星的大气层还能撑多久？

研究人员推测，格里泽3053b的年龄差不多有30亿年，高层大气中的氢气和氦气应该已经进入了逃逸的最后阶段。

事实上，在麦哲伦望远镜之前的观测中，天文学家并没有发现氢气的特征信号，氢气层很可能早就跑光了。

但即便如此，这依然是一个令人兴奋的发现。因为氦气层还在，就说明在它下面那些分子量更大的大气层——比如二氧化碳、氧气、氮气、水蒸气这些——它们应该还在。这些才是真正跟生命相关的东西。

岩石行星的大气层为什么这么难找？红矮星在背后搞破坏

这就要说到一个让天文学家无比头疼的问题了：红矮星。

银河系里最多的恒星就是红矮星，占比超过70%。它们质量小、温度低、亮度暗，但同时有一个致命的特点——脾气暴躁。

红矮星的耀斑活动比太阳频繁得多，动不动就来一场大爆发，释放出强烈的X射线和紫外线辐射。对于围绕它们运行的行星来说，这相当于家门口天天上演核爆。

更麻烦的是，宜居带是相对于恒星温度而言的。红矮星太暗，所以它的宜居带离恒星非常近——格里泽3053b的公转周期只有短短几天。

这意味着这颗行星每时每刻都在承受着远比地球猛烈得多的恒星风吹打。在这种环境下，大气层很难维持。

大气逃逸的方式主要有两种。一种是热逃逸，高层大气被加热后分子运动速度超过逃逸速度，像水烧开冒蒸气一样慢慢飘散；另一种是非热逃逸，恒星辐射把大气分子电离，然后带电粒子被恒星风裹挟着卷走。

格里泽3053b正在经历的显然属于后者——恒星的辐射在不断剥离它的外层大气。

所以天文学家之前一直不抱太大希望。在围绕红矮星运行的行星上找到大气层，难度不亚于在沙尘暴里找一根针。之前的研究要么一无所获，要么信号模棱两可，谁都不敢打包票。

这回不一样了。麦哲伦望远镜的数据清清楚楚，氦元素的吸收线就在那儿摆着，谁都没法否认。

既然大气还在，下一步就是问：下面藏着什么？

氦气层被探测到，这只是个开始。它就像打开了一扇门，门后面才是真正让人好奇的东西。

天文学家现在想知道的是：在这层逃逸中的氦气之下，行星的大气层到底由什么组成？有没有水蒸气？有没有二氧化碳和氧气？

如果这些分子存在，这颗行星就可能真的具备孕育生命的基本条件。如果不存在，那它就是一个正在慢慢变成裸岩的世界，跟火星差不多。

研究人员打算下一步利用更先进的设备，比如詹姆斯·韦伯空间望远镜，来进一步分析这颗行星的大气成分。韦伯望远镜在红外波段的灵敏度远超地面设备，可以探测到更多分子留下的痕迹。

还有一点值得注意——格里泽3053b并非孤例。就在差不多同一时期，另一组天文学家在48光年外的LHS 1140 b上也探测到了类似的大气信号。

那颗行星同样围绕红矮星运行，同样位于宜居带，同样被探测到了氦气的痕迹。LHS 1140 b的半径比地球大40%，质量约是地球的5.6倍，各项参数跟格里泽3053b惊人地相似。

这意味着什么？意味着在红矮星周围找到有大气层的岩石行星，或许并不是一件不可能的事。以前没找到，可能只是观测设备不够灵敏，或者运气不够好。

现在麦哲伦望远镜、韦伯望远镜这些新一代设备陆续上线，天文学家手里终于有了足够锋利的工具。

当然，距离真正回答“那里有没有生命”这个问题，还差着十万八千里。但至少，第一步已经迈出去了。一颗49光年外的岩石星球，被证实裹着一层气体外衣——这本身就已经是历史性的突破。

谁知道呢，也许在不久的将来，我们真的能在那里找到点什么。宇宙向来不吝啬给人惊喜，这次也不例外。