科学家发现了一个太阳永不落山、空气结冰的系统

这幅艺术家的想象展示了TRAPPIST-1及其行星在表面的反射。每个世界都有水的潜力，也通过环绕场景的霜冻、水池和蒸汽来表现。图片来源：uux.cn/NASA/R. Hurt/T. Pyle

（神秘的地球uux.cn）据今日科学新闻（穆罕默德·图欣）：想象一下，站在一个太阳永不落山的世界表面，但你脚下的土地却被烤得像铅一样高。然后，想象一下你走了几英里，进入一个永无止境的阴影，那里的空气——如果有的话——会瞬间凝固。这不是科幻小说家的狂热梦;它是TRAPPIST-1系统的现实，一个十年来一直吸引天文学家的宇宙邻近。最近，包括日内瓦大学和伯尔尼大学研究人员在内的国际团队将詹姆斯·韦伯太空望远镜的强大目光转向了该系统，试图揭示这些地球远亲是否拥有生命所必需的元素：大气层。

十年前，TRAPPIST-1系统的发现震撼了科学界。它是一个紧凑、拥挤的家族，由七颗岩石行星组成，大小大致相当于地球，围绕一颗红矮星运行。这些恒星比太阳小且温度较低，但它们是银河系中最常见的恒星类型，占银河系人口的75%以上。由于它们数量众多，科学家们长期以来一直在思考，环绕它们的这些小型岩石行星是否可能是太阳系外生命最有可能发现的地方。TRAPPIST-1系统是这项探索的独特实验室，因为它的七颗行星中有三颗位于适居带——“适居带”，这里的温度非常适合液态水在行星表面汇聚。

为四次不同的GCM模拟计算出温度图，并计算了一个低反照率、无大气行星的情况。图片来源：uux.cn自然天文学（2026年）。DOI：10.1038/s41550-026-02806-9

然而，这些星球上的生活面临着严峻的挑战。与地球不同，地球与太阳关系相对稳定，绕红矮星运行的行星常常经历暴力成长环境。这些恒星以其性质闻名，经常喷发紫外线和高能粒子流。这种持续的能量轰炸创造了严酷的环境，决定了行星是进化成郁郁葱葱的蓝色大理石，还是保持荒芜无空气的岩石。为了理解这些世界的命运，天文学家将研究重点放在最靠近恒星的两颗兄弟星：TRAPPIST-1b和TRAPPIST-1c。

研究人员展开了一项雄心勃勃的计划，投入了60小时的连续观测时间，使用詹姆斯·韦伯太空望远镜。通过追踪行星完成轨道时发出的红外光，团队完成了前所未有的成就：绘制了地球大小系外行星的气候图。这种测绘依赖于行星科学的一个基本原理。如果一颗行星的大气层很厚，空气就像一条巨大的传送带，将热量从阳光照射的白天带到黑暗的夜晚，从而平滑温度的极端变化。如果没有空气，就无法移动这股能量，导致行星形成了极端对立的星球。

由于这些行星距离恒星非常近，它们被潮汐锁定。正如月亮总是向地球展示同一面，这些行星的一侧被困在永久的白天中，另一侧则被永久的黑夜所困。詹姆斯·韦伯的数据揭示了两个最内层世界的惊人现实。在TRAPPIST-1b，日间温度超过200°C，而TRAPPIST-1c则接近100°C。但当望远镜观察夜间时，温度骤降。这些世界的黑暗被深深地吞噬，气温降至零下200°C以下。

这个巨大的温差——光暗相差超过500摄氏度——告诉研究人员他们所需的一切。没有传送带。没有空气。观测确认TRAPPIST-1b和TRAPPIST-1c缺乏浓密的大气层。它们在剧烈出生时可能拥有的空气，很可能被母恒星强烈的辐射和粒子通量逐分子剥夺。就像我们太阳系中的水星一样，这些行星被剥离，只剩焦黑和冰冻的岩石。

这一发现为比较行星学理论提供了令人警醒的证据。它表明，行星与红矮星的接近是一场危险的游戏。保持行星足够温暖以供水的距离，同时也使其暴露在恒星能量轰炸的猛烈冲击之下。对于该系统最内侧的两颗行星来说，恒星的影响实在太大，难以克服。它们严峻地提醒我们，当行星大气面对不安恒星的原始力量时，是多么脆弱。

尽管内两世界荒凉无空气，TRAPPIST-1系统的故事远未结束。事实上，对于参与的研究人员来说，这项搜索才刚刚开始变得有趣。内行星失去空气并不一定意味着外行星也有同样的命运。在我们的太阳系中，水星是一片空壳，但金星和地球却设法保住了天空。团队现在将关注点转向更远的区域，目标是TRAPPIST-1e，这是一颗正好位于适居带中央的行星。

理论模型表明，随着距离恒星的增加，行星保持大气层的可能性显著增加。詹姆斯·韦伯太空望远镜已经开始收集这颗更远的“兄弟”望远镜的数据，寻找可能保护表面并使液态水存在的气体迹象。从“b”和“c”行星学到的经验为科学家解读接下来发现的事物提供了关键背景——基线。通过了解空气缺失的位置，他们能更好地判断空气可能存在的位置。

这项研究标志着我们宇宙探索中的一个历史性里程碑，因为它标志着我们首次成功描述了地球大小系外行星的热环境。多年来，我们只能猜测这些世界的环境条件，但借助詹姆斯·韦伯太空望远镜，我们终于从发现时代迈向理解时代。TRAPPIST-1系统是整个银河系的参考系统;它是我们测量所有绕红矮星运行的岩石行星的基准。

理解这些行星的适居性不仅仅是寻找“另一个地球”。它关乎理解行星演化的基本规律。通过研究恒星和行星的相互作用，我们明白了为什么有些世界繁荣，而另一些则被焦黑成寂静。来自该系统的每一条数据都让我们更接近回答最终问题：生命的出现在充满红矮星的星系中是否常见，还是我们自己的蓝色星球比我们曾经敢于想象的还要独特？随着搜索继续深入TRAPPIST-1系统的外围，这些问题的答案终于触手可及。

Michaël Gillon 等人，JWST 热相位曲线中 TRAPPIST-1 b 和 c 周围无厚大气，《自然天文学》（2026）。DOI：10.1038/s41550-026-02806-9