詹姆斯·韦布太空望远镜（JWST）捕捉到了来自系外行星WASP-39b大气的二氧化碳的信号，这几乎是人类首次掌握太阳系外行星大气层中存在二氧化碳的明确证据。
【资料图】
WASP-39b 艺术想象画（来源：NASA, ESA, CSA, and L. Hustak (STScI)）
WASP-39b 距离地球约700光年，质量约为木星的四分之一（大致与土星相当），直径比木星大1.3倍。造成其“虚胖”的主要原因是它围绕着一颗类似太阳的恒星运动，但由于与恒星距离太近，只要4个地球日就能绕母星WASP-39一周。在这样的炙烤下，它的表面温度高达900℃，于是它“膨胀”了。像这样的高温气态行星被俗称为“热木星”。
WASP望远镜（来源：superwasp.org）
2011年，WASP-39b 被地面的“广角行星搜索”项目（Wide Angle Search for Planets，WASP）发现，方法是凌星法，即当行星经过恒星前方时，恒星发出的光因受到一部分遮挡而呈现周期性的变暗。除了亮度会变暗，如果行星拥有大气，那么大气中的分子也会吸收掉一部分恒星光的能量，不同的分子吸收不同的能量，这会在恒星的光变曲线和光谱中留下印迹。此前，包括“哈勃”、“斯皮策”在内的其他望远镜的观测显示，WASP-39b行星大气层中存在水蒸气、钠和钾。
行星凌星时，恒星的不同波长的光会呈现不同的“深度”，这就是行星大气中不同分子造成的。绿色显示的就是二氧化碳分子形成的光变曲线。（来源：NASA, ESA, CSA, and L. Hustak (STScI); The JWST Transiting Exoplanet Community Early Release Science Team）
詹姆斯·韦布望远镜在红外波段拥有无与伦比的灵敏度。天文学家使用韦布的近红外光谱仪（NIRSpec）对WASP-39b进行观察，发现在这颗系外行星大气的光谱中，在4.1~4.6μm的位置上出现了一个“小山坡”，这是一个明显的二氧化碳所特有的光谱信号。二氧化碳分子是行星形成过程中比较敏感的“示踪剂”，它能透露行星的起源和进化的过程。像热木星这类天体，其成因迄今仍没有一个明确答案。不仅如此，韦布望远镜在3~5.5μm更大范围内的多个波长上都能测量到细微差异，这些不同颜色（波长）的光分别可以指示不同的大气成分，如水、甲烷等。
詹姆斯·韦伯（JWST）的近红外光谱仪（NIRSpec）于2022年7月10日捕获了系外行星WASP-39b的透射光谱，揭示了太阳系外行星存在二氧化碳的第一个明确证据。
（来源：NASA, ESA, CSA, and L. Hustak (STScI); The JWST Transiting Exoplanet Community Early Release Science Team）
现在詹姆斯·韦布的观测还只不过是小试牛刀，但它的灵敏度已经震撼到我们。有了这项重要发现，人们就更期待它的未来了，应该有能力探测到直径更小、大气更薄的岩石行星的大气成分。
参考资料：
[1] NASA’s Webb Detects Carbon Dioxide in Exoplanet Atmosphere | NASA
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