美国国家航空航天局的韦布近距离观察这颗神秘星球
这位艺术家的概念画描绘了GJ 1214b行星，这是一颗“迷你海王星”，可能有着潮湿、朦胧的大气层。一项基于美国国家航空航天局韦伯望远镜观测的新研究提供了对这类行星的深入了解，这类行星是银河系中最常见的。
一个科学团队对“迷你海王星”的大气层有了新的了解，这是一类在银河系中常见但鲜为人知的行星。
美国国家航空航天局的詹姆斯·韦伯太空望远镜观测到了太阳系外的一颗遥远行星，这颗行星与太阳系中的任何行星都不同，揭示了一个可能具有高反射性的大气层世界。这是迄今为止最接近这个神秘世界的一次观测，这个“迷你海王星”在很大程度上是以前观测不到的。
尽管这颗被称为GJ 1214b的行星太热，无法容纳液态水海洋，但蒸发形式的水仍然可能是其大气层的主要组成部分。
马里兰大学的研究员、发表在《自然》杂志上的一篇关于地球的新论文的主要作者Eliza Kempton说：“地球完全被某种薄雾或云层覆盖。”。“在这次观测之前，大气层一直对我们完全隐藏着。”她指出，如果真的富含水，地球可能是一个“水世界”，在形成时有大量的水和冰物质。
为了穿透如此厚的屏障，研究团队抓住了一个新方法的机会：除了进行标准观测——捕捉经过行星大气层过滤的宿主恒星的光线——他们还跟踪了GJ 1214b几乎整个绕星轨道。
这一观察证明了韦布的中红外仪器（MIRI）的威力，它可以观察人眼所能看到的电磁光谱部分之外的光的波长。利用MIRI，研究团队能够绘制出这颗行星围绕恒星运行时的“热图”。热图揭示了——就在行星轨道将其带到恒星后面之前，以及当它出现在另一边时——它的白天和夜晚，揭示了大气成分的细节。
肯普顿说：“获得完整轨道的能力对于了解行星如何从白天向夜晚分配热量至关重要。”。“白天和晚上有很大的对比。夜晚比白天冷。”事实上，温度从535华氏度上升到326华氏度（从279摄氏度上升到165摄氏度）。
只有在由水或甲烷等较重分子组成的大气层中，这种大的转变才有可能发生，当MIRI观察到这些分子时，它们看起来很相似。肯普顿说，这意味着GJ 1214b的大气层主要不是由较轻的氢分子组成的，这可能是该行星历史和形成的重要线索，也许还有它的水起源。
“这不是一个原始的大气层，”她说。“它并没有反映出它周围形成的主星的成分。相反，如果它是从富含氢的大气层开始的，它要么失去了大量的氢，要么是从更重的元素开始形成的——更冰冷、更富水的物质。”
比预期的要冷
肯普顿指出，虽然按照人类的标准，地球是热的，但它比预期的要冷得多。这是因为它异常闪亮的大气层反射了来自母恒星的大部分光线，而不是吸收并变得越来越热，这让研究人员感到惊讶。
新的观测结果可能会为深入了解一种笼罩在不确定性中的行星类型打开大门。迷你海王星——或者论文中称之为亚海王星——是银河系中最常见的行星类型，但对我们来说很神秘，因为它们不存在于我们的太阳系中。到目前为止的测量表明，它们大致类似于我们自己海王星的缩小版。除此之外，我们所知甚少。
“在过去的近十年里，我们对这颗行星唯一真正了解的是大气层多云或朦胧，”系外行星研究员Rob Zellem说，他与合著者、系外行星研究伙伴Tiffany Kataria在美国宇航局位于南加州的喷气推进实验室合作。“这篇论文对进一步详细的气候解释有着非常酷的意义——观察地球大气层内发生的详细物理现象。”
这项新的研究表明，这颗行星可能是在距离其恒星更远的地方形成的，这种恒星被称为红矮星，然后逐渐向内盘旋，进入目前的近轨道。这颗行星的一年——绕恒星一周——只需要1.6个地球日。
肯普顿说：“如果你发现一颗非常富水的行星，最简单的解释是它在离宿主恒星更远的地方形成。”
需要进一步的观测来确定GJ 1214b的更多细节，以及迷你海王星类其他行星的形成历史。虽然这个星球可能存在水性大气层，但也有可能存在重要的甲烷成分。要想得出关于迷你海王星是如何形成的更广泛的结论，需要对它们进行更多的深入观察。
肯普顿说：“通过观察像这样的物体，希望我们能建立一个一致的故事。”。
关于使命的更多信息
詹姆斯·韦伯太空望远镜是世界上首屈一指的太空科学观测站。Webb将解开我们太阳系中的谜团，展望其他恒星周围的遥远世界，探索我们宇宙的神秘结构和起源以及我们在其中的位置。Webb是一个由NASA及其合作伙伴ESA（欧洲航天局）和CSA（加拿大航天局）领导的国际项目。
MIRI是通过美国国家航空航天局和欧空局对半合作开发的。美国国家航空航天局喷气推进实验室领导了美国对MIRI的努力，一个由欧洲天文研究所组成的跨国财团为欧空局做出了贡献。亚利桑那大学的George Rieke是MIRI科学团队的负责人。吉莉安·赖特是MIRI欧洲首席研究员。英国ATC的Alistair Glasse是MIRI仪器科学家，Michael Ressler是JPL的美国项目科学家。Laszlo Tamas与英国ATC共同管理欧洲联盟。MIRI低温冷却器的开发由喷气推进实验室领导和管理，并与加利福尼亚州雷东多海滩的诺斯罗普·格鲁曼公司和马里兰州格林贝尔特的NASA戈达德太空飞行中心合作。加州理工学院为美国国家航空航天局管理喷气推进实验室。