近日，天文学界迎来了一项重要的发现：使用詹姆斯·韦伯太空望远镜（JWST），科学家们首次探测到了一颗太阳系外岩石行星的大气层，其中富含二氧化碳或一氧化碳。这一发现不仅标志着人类首次探测到太阳系外类地行星的大气成分，而且有助于增进我们对地球早期历史的了解。相关研究论文已于2024年5月8日在《自然》杂志上发表。
詹姆斯·韦伯空间望远镜（JWST）是由美国、欧洲和加拿大联合研发的，主要通过红外光进行观测的空间望远镜。这个望远镜历时20多年建造，耗资超过100亿美元，是迄今为止最昂贵、功能最强大的空间望远镜。自2021年发射以来，JWST旨在提供更高的红外分辨率和灵敏度，以观测宇宙深处的奥秘。
此次研究的对象是55 Cancri e这颗行星，它并非由JWST发现，而是在20年前的2004年，围绕55 Cancri恒星（2015年被命名为哥白尼）运行的第四颗行星。目前，这颗恒星周围已经发现了五颗行星。55 Cancri e的凌星现象在2011年被发现，进一步证实了它的存在。
55 Cancri e是一颗超级地球，其半径约为地球的两倍，重量是地球的8倍多，大气层厚度约为地球半径的百分之几。JWST的贡献在于发现这颗行星表面含有富含碳和氧元素的大气层，这是人类首次探测到太阳系外类地行星的大气成分。
所谓的”次生大气”是指行星形成后从内部释放出来的气体，如火山爆发释放的气体，这些气体含有较重的元素，如碳、氧等。这些重气体不易逃逸，逐渐累积并保存在行星表面。地球的大气就是从这样的次生大气逐渐演化而来的。
尽管55 Cancri e与地球有相似之处，如平均密度相近，都属于岩石类行星，但它的公转周期仅有0.74天，距离其主星仅有日地距离的六十分之一。因此，这颗行星的表面温度极高，超过3000度，表面覆盖着熔融的岩浆，不太可能像地球一样孕育生命。
随着探测技术的不断发展，未来人类将能够探测到更多类地行星的大气成分。通过研究这些行星的大气成分并与太阳系内的行星进行比较，科学家们将能更好地理解行星及其大气的形成和演化过程。这项研究不仅有助于我们了解地球的过去，甚至可能揭示地球的未来。通过观察不同年龄阶段的类地行星大气，我们可以获得关于地球早期历史的宝贵信息，为天文学和行星科学领域带来新的启示。
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