天文學家在尋找地球以外生命的研究中，透過偵測到一顆位於另一恆星宜居帶的岩石行星擁有大氣層，達到了重要的轉捩點。
這項發現迄今為止提供了最強的證據，表明擁有大致與地球相似溫度和岩石組成的行星，可能存在於太陽系之外，同時也保留了可能支持生命的條件。
「大氣層對於行星支持我們所知的生命至關重要，」主要作者Collin Cherubim表示，他最近在哈佛大學獲得了地球與行星科學博士學位。
「這是第一次有人在另一顆恆星宜居帶的岩石行星上發現大氣層。」
氦氣揭示了系外行星的大氣層
這項研究發表於7月16日的《Science》期刊，描述了對從LHS 1140 b逃逸的氦氣進行的觀測。LHS 1140 b是一顆岩石系外行星，距離地球約48光年。該訊號支持了先前關於該行星擁有大氣層的理論預測。
LHS 1140 b繞行一顆紅矮星，位於其宜居帶內。宜居帶是恆星周圍的區域，那裡的溫度和其他環境條件可能允許液態水留在行星表面。
科學家們已經發現了數千顆系外行星，包括幾顆位於宜居帶的岩石行星。然而，確認這些行星是否擁有大氣層一直是系外行星研究中最具挑戰性的問題之一。
「二十年前，我們還在疑惑是否存在其他類地行星，」哈佛大學環境科學與工程教授、地球與行星科學教授Robin Wordsworth說，他是Cherubim的論文指導教授之一。「然後我們得知它們很普遍，並發現了一些位於宜居帶的。下一個問題是，它們是否設法保留了大氣層。現在我們知道至少有一顆有。」
保留了大氣層的岩石行星
先前的研究已經發現了繞行其恆星宜居帶的岩石行星。然而，這項研究首次清楚地表明，其中一顆行星擁有可能已存在數十億年的大氣層。
Cherubim和他的同事們開發了一個理論模型，預測LHS 1140 b的上層大氣層將含有大量的氦氣，這些氦氣正緩慢地逃逸到太空中。
研究人員利用位於智利麥哲倫天文台的溫暖紅外線階梯光譜儀（WINERED）測試了該預測。他們的觀測利用了一個不尋常的事件，即LHS 1140 b和另一顆行星在同一個晚上同時經過其恆星前方。
第二顆行星沒有顯示出大氣層的跡象。然而，LHS 1140 b產生了清晰的氦氣逃逸訊號，提供了它仍然保留大氣層的證據。
望遠鏡數據證實了預測
Cherubim的聯合指導教授、哈佛天文系主任兼哈佛-史密森尼亞中心天文學家David Charbonneau，最初對該計畫能否成功持懷疑態度。該預測來自一個數學模型，而且這種訊號以前從未從岩石行星上觀測到。
「Collin分析了他所知的行星，並預測這顆行星將擁有氦氣大氣層，」Charbonneau說。「然後他安排了望遠鏡時間，獲取了數據，而偵測結果在統計學上是無懈可擊的。」
這項發現表明，天文學家或許能夠透過尋找逃逸到太空的氣體，從地面研究岩石系外行星的大氣層。
尋找生命的有希望的目標
天文學家估計，LHS 1140 b的大氣層已經存活了超過三十億年。這種長壽命使其成為進一步觀測的特別有希望的目標。
Cherubim希望確定大氣層的完整化學成分，並最終確定該行星是否擁有地表海洋或其他與宜居性相關的特徵。他和他的同事們還計劃利用該模型尋找更多擁有大氣層的岩石行星。
「這是一個模型驗證，希望這只是未來許多觀測的開始，」他說。
