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可觀測Universe_第214章 格利澤581c(2)

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一、JWST的“冷水”:當“第二家園”褪去濾鏡

2016年JWST發前,王磊團隊提了“格利澤581c大氣譜分析”的觀測申請,理由是“驗證宜居最關鍵一步”。2021年遠鏡軌後,他們了首批獲得優先觀測權的團隊之一。

“我們像等待高考績的學生,”王磊在團隊日誌里寫,“十年積累的問題,全指JWST給個答案:它有沒有大氣?大氣里有沒有氧氣?表面溫度是20℃還是-50℃?”

2022年3月的第一次觀測結果就潑了冷水。JWST的近紅外譜儀(NIRSpec)顯示,格利澤581c的大氣中,二氧化碳吸收線強度僅為模型預測的1/3,水蒸氣線幾乎消失。“這就像你以為鍋里燉着,掀開蓋子發現只有幾片菜葉,”小陸比喻,“大氣太稀薄了,本鎖不住熱量。”

更糟的是“星冕質拋”的痕迹。2023年,團隊用錢德拉X遠鏡回溯格利澤581的歷史數據,發現這顆紅矮星在2010-2020年間發過17次超級耀斑,其中3次強度超過太耀斑的1000倍。“每次耀斑都像鞭子打行星大氣,”王磊解釋,“高能粒子流剝離氣分子,就像用吹風機吹蠟燭,慢慢把大氣吹跑了。”

模擬結果顯示:格利澤581c誕生時可能有厚達10 bar的大氣(地球是1 bar),但70億年來被紅矮星耀斑剝離了99%,如今只剩0.1 bar的稀薄二氧化碳——連火星的大氣都比它厚10倍。“它現在是顆‘岩行星’,”小陸在論文里寫,“表面溫度-18℃,和地球南極差不多,但大氣太薄,態水會直接升華冰。”

二、汐鎖定的“冰火兩重天”:被恆星“定格”的世界

第1篇幅提到格利澤581c可能“汐鎖定”,2024年AL毫米波遠鏡的觀測證實了這一點。通過測量行星自轉對恆星譜的微小擾,團隊發現它的自轉周期與公轉周期完全一致:13天繞恆星一圈,同時自轉一圈——永遠只有一面朝恆星(晝半球),另一面永遠黑暗(夜半球)。

“這像給行星裝了個‘宇宙鐘擺’,”王磊在科普講座上用地球和月球舉例,“月球永遠一面朝地球,格利澤581c則永遠一面朝紅矮星,像被釘在了軌道上。”

晝半球的景象目驚心。JWST的紅外像顯示,紅矮星近距離照(0.07天文單位),晝半球地表溫度高達50℃,岩石因熱脹冷裂開,形類似月球表面的“輻紋”;而夜半球溫度-80℃,大氣中的二氧化碳凝結乾冰,覆蓋在平原上像撒了層鹽。

唯一可能的“宜居帶”是晨昏線(晝夜),寬度僅幾百公里。這裡的溫度在-20℃到0℃之間,稀薄的大氣偶爾能形霧,但態水仍會因氣太低而“沸騰”(水在低下沸點降低)。“就像在高原上燒水,80℃就開了,本留不住態水。”小陸說。

團隊用計算機模擬了“晨昏線生態”:假設存在微生,它們可能生活在地下或岩石隙中,靠化學合獲取能量(類似地球深海熱泉生)。“但這只是猜測,”王磊強調,“我們沒有發現任何生命跡象——連有機分子都沒找到。”

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