美國宇航局剛剛宣布在遙遠的系外行星上發現甲烷

如果有一種化學物質在尋找其他世界的生物特征時引起興奮，那就是甲烷。這不是一個灌籃高手，因為它既有生物來源，也有非生物來源。

但是在系外行星的大氣層中找到它意味著這顆行星值得仔細研究。

甲烷之所以引起科學界的關注，主要是因為它在行星大氣中的持續時間很短。甲烷不能長時間承受星光，至少在陸地大氣中不能。它屈服于光解離，需要不斷補充以保持其在大氣中的存在。

如果一個巖石行星含有大量的甲烷，那么這個來源一定是巨大的，這使得生物來源成為可能。在地球上，生物活動會產生大量的甲烷。

從代謝上講，甲烷并不難制造。

甲烷在我們的太陽系中很常見，但不一定很豐富。據科學家所知，這都是非生物的。蛇紋石化等過程可以解釋這一點。

蛇紋石化是一個天然的、非生物的過程，涉及水、二氧化碳和礦物質橄欖石.橄欖石在地球上很常見，是我們星球上地幔的主要成分。我們也在月亮上火星，以及一些小行星。

最近，詹姆斯·韋伯太空望遠鏡在WASP-80b的大氣中探測到了甲烷，WASP-80b是一顆氣態巨行星，其質量約為WASP-80b的一半。木星.WASP-80b圍繞一顆大約15億年前的K型主序星運行。WASP 80距離我們大約162光年，WASP-80b是迄今為止唯一在恒星周圍探測到的行星。

由于WASP-80b是一顆氣態巨行星，因此生命被排除在外，除非有一些極端的科幻場景。但是橄欖石的蛇紋石化，橄欖石是最著名的甲烷非生物來源，也被排除在外，因為WASP-80b不是巖石行星。但是找到它仍然很有趣。

這在一定程度上是因為我們現在可以將這顆系外行星與我們太陽系中天王星和海王星的含甲烷大氣層進行比較。這只能幫助我們更好地了解未來的甲烷檢測。

發表在《自然》雜志上的一篇新論文介紹了這一檢測。它的標題是”溫暖的系外行星WASP-80b的整個大氣中的甲烷。“ 第一作者是灣區環境研究所的博士后研究員泰勒·貝爾（Taylor Bell）。

WASP-80b是一顆溫暖的木星。它的溫度約為550攝氏度（1,025華氏度;825開克氏度）。所以它介于熾熱的木星之間，比如高清209458 b（發現的第一顆凌日系外行星）和寒冷的木星，就像我們太陽系最大的行星一樣。我們的木星大約是112攝氏度（235華氏度;125攝氏度）。

溫度是很重要的一點。系外行星大氣中缺乏甲烷探測，因此在游戲的這個階段，每次探測在發展大氣理論和指導后續研究方面都發揮著重要作用。

WASP-80b的溫度使其處于“一個有趣的過渡狀態，平衡化學模型預測，在行星的透射和發射光譜中應該有可檢測到的CH4和CO / CO2特征......”該研究的作者解釋說。

WASP-80b非常接近它的紅矮星，只需要三天就可以進入軌道。因為這顆行星離它的恒星很遠，離它的恒星很近，即使是強大的JWST也無法真正看到它。取而代之的是，天文學家使用JWST來研究凌日和日食中來自恒星和行星的組合光。

像哈勃望遠鏡和斯皮策望遠鏡這樣的望遠鏡在系外行星大氣層中探測到的甲烷并不多，它們都可以用紅外線觀測，盡管不像JWST那樣可以。由于缺乏檢測，科學家們對甲烷如何在大氣中耗盡提出了理論解釋。高金屬性、高內部熱通量和其他原因被探索為甲烷消耗機制。

由于JWST現在已經檢測到甲烷，這提出了一個重要的問題。

“然而，這種以低分辨率JWST光譜對WASP-80b整個大氣中甲烷的明確檢測提出了一個問題，即過去的未檢測在多大程度上受到HST和Spitzer可實現的稀疏波長覆蓋范圍和精度的影響，”作者寫道。

因此，如果天文學家繼續在更多的系外行星大氣中探測甲烷，我們可能不得不改變對甲烷作為生物特征的看法。

“當我們在系外行星中發現甲烷和其他氣體時，我們將繼續擴展我們對化學和物理學如何在不同于地球上的條件下工作的知識，也許在不久的將來，在其他行星中，提醒我們我們在家里所擁有的，”作者在中寫道。美國宇航局博客文章。

研究人員解釋說，發現大氣中含有甲烷的系外行星也有助于我們了解我們自己的太陽系。

“美國宇航局有向太陽系中的氣態巨行星發送航天器以測量其大氣中甲烷和其他分子的數量的歷史，”作者寫道。

“現在，通過測量系外行星中的相同氣體，我們可以開始進行”蘋果對蘋果“的比較，看看太陽系的期望是否與我們在太陽系外看到的期望相匹配。

研究人員還表示，測量甲烷和水有助于確定行星的形成方式和地點。

“例如，通過測量地球上甲烷和水的含量，我們可以推斷出碳原子與氧原子的比例，”他們寫道。

“預計這個比例會根據行星在其系統中形成的地點和時間而變化。天文學家可以使用這些數據來確定行星是在靠近其恒星的地方形成的，還是在更遠的地方形成的，然后向內遷移。

JWST 可能還沒有用 WASP-80b 完成。該數據來自太空望遠鏡的NIRCam儀器。未來的MIRI和NIRCam觀測將以不同的波長探測地球，這應該會探測到其他碳分子，如一氧化碳和二氧化碳。

“我們的研究結果使我們認為，我們將能夠觀察到其他富含碳的分子，如一氧化碳和二氧化碳，使我們能夠更全面地描繪出這個星球大氣中的條件，”研究人員解釋說。

雖然甲烷因其與生物學的聯系而引起所有人的注意，但這項研究向我們展示了甲烷的另一面。它可以幫助我們了解一些行星是如何形成的，在哪里形成的，以及它們是否遷移。

系外行星中的甲烷探測將幫助我們更好地了解系外行星大氣層。它們甚至可以幫助我們了解我們自己的太陽系，我們仍然有很多問題。

JWST有望在建立我們對甲烷和大氣的了解方面發揮關鍵作用。

“有一件事很清楚：詹姆斯·韋伯太空望遠鏡的發現之旅充滿了潛在的驚喜，”作者說。

本文最初由今日宇宙.讀原文.

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