天文学家通过探测到一颗位于另一颗恒星的宜居区内的岩石类地行星的大气层，达到了寻求地外生命的重大转折点。这一发现提供了迄今为止最有力的证据，表明那些具有广泛类地球温度和岩石成分的行星可能存在于我们的太阳系之外，并保持有可能支持生命的条件。哈佛大学地球与行星科学博士后研究员科林·切鲁宾（Collin Cherubim）表示：“大气是一个行星支持我们所知的生命所必需的。这是第一次有人在另一颗恒星的宜居区内发现岩石行星的大气。”“氦揭示了系外行星的大气”这项研究发表于7月16日的《科学》期刊，描述了从LHS 1140 b这颗位于地球48光年外的岩石系外行星上逃逸的氦气的观测结果。该信号支持了早期理论预测，表明该行星拥有大气层。LHS 1140 b绕一颗红矮星公转，位于其宜居区内。宜居区是围绕恒星的区域，在这个区域内温度和其他环境条件可能使液态水保持在行星表面。科学家们已经识别出数千颗系外行星，包括几个位于宜居区的岩石世界。然而，确认这些行星是否拥有大气层是系外行星研究中最具挑战性的任务之一。哈佛大学环境科学与工程教授、地球与行星科学教授罗宾·沃兹沃斯（Robin Wordsworth）是切鲁宾的博士论文导师之一，他表示：“二十年前，我们想知道其他类地球型行星是否真的存在。然后我们了解到它们是常见的，并在宜居区内发现了一些。下一个问题是它们中是否有能够保留大气层的。”现在，我们知道至少有一个是这样。 “保持大气的岩石世界”此前的研究已经识别出一些围绕其母星的宜居区内的岩石行星。然而，这项研究是首个清楚显示其中一个世界有可能存在大气层，并且这层大气可能已经存在了数十亿年。切鲁宾和他的同事们开发了一个理论模型，预测LHS 1140 b的上层大气中包含缓慢泄漏到太空中的大量氦气。研究人员利用智利马哲兰天文台的温暖红外埃舍尔光谱仪（WINERED）测试了这一预测。他们的观测利用了一个不寻常的事件，即LHS 1140 b和另一颗行星在同一夜晚交叉在其恒星前面。第二颗行星没有显示出大气层的迹象。然而，LHS 1140 b则产生了清晰的氦气逃逸信号，提供了证据表明它仍保持一个大气层。 “通过望远镜数据确认的预测”切鲁宾的联合导师、哈佛大学天文学系主任大卫·查尔博诺（David Charbonneau）最初对该计划是否会成功表示怀疑。该预测来自数学模型，这种信号以前从未在岩石世界上观测到。结果改变了他的看法。“科林分析了我们已知的行星，并预测这颗行星将有氦气大气，”查尔博诺说。“然后他组织了望远镜时间，得到了数据，并且探测结果在统计上是可靠的。”这一发现表明，天文学家可能能够通过寻找逃逸到太空中的气体来从地面研究岩石系外行星的大气层。 “在寻找生命的有希望目标”天文学家估计，LHS 1140 b的大气层已存活超过三十亿年。这样的长期存在使得该行星成为额外观测的特别有前景的目标。切鲁宾希望能够确定大气的完整化学成分，并最终确定该行星是否有表面海洋或与宜居性相关的其他特征。他和他的同事们还计划使用该模型搜索更多拥有大气层的岩石类行星。“这一直是一个模型验证，希望这只是未来更多观测的第一步，”他说。