巨大的“眼球”是寻找太阳系外生命的理想场所

2017年发现的一颗系外行星被认为是太阳系外最有可能存在生命的地方之一，现在它变得更有希望了，也更奇怪了。

外星世界LHS-1140b显示出成为“眼球”行星的迹象，它的全球海洋被冰覆盖，还有一个大约4000公里（约2500英里）的虹膜状区域，永久地凝视着它的主星。

蒙特利尔大学的天体物理学家查尔斯·卡迪厄（Charles Cadieux）说：“在所有目前已知的温带系外行星中，LHS-1140b很可能是我们将来间接确认太阳系外外星世界表面存在液态水的最佳选择。这将是寻找潜在宜居系外行星的一个重要里程碑。”

LHS-1140b的发现是在几年前宣布的，它的半径是地球的1.73倍，质量是地球的5.6倍；比我们自己的星球大，但仍然足够小，可以被认为是一个陆地世界。它与恒星的轨道距离也比地球近得多，在不到25天的时间内完成了整个轨道。

如果那颗恒星和太阳一样，那对生命来说太近了。相反，它是一颗寒冷、昏暗的红矮星，所以恒星和系外行星之间的距离正好在我们所说的宜居带。这个温度不会低到所有的地表水都会结冰，但也不会高到让所有的水都蒸发殆尽。

即便如此，如此近的距离意味着这颗系外行星很可能被潮汐锁定。这时它的旋转周期和轨道周期是同步的，所以它的同一面总是朝向恒星。这与我们在地球和月球上看到的现象是一样的，这也是为什么我们从来没有看到它远离地球的那一面。

处于宜居地带并不意味着它拥有维持生命的必要条件。为了更多地了解LHS-1140b的化学成分，我们需要观察它的大气层，如果它有大气层的话。这就是卡迪厄和他的同事们所做的，利用詹姆斯韦伯太空望远镜（JWST）的力量。

这个系统距离我们不到50光年，离我们足够近，我们可以收集到当这颗系外行星从地球和恒星之间经过时光线变化的详细信息。一些星光会穿过大气层；当它这样做时，一些波长被内部的原子吸收或放大。通过观察哪些波长受到影响，可以确定哪些原子在工作。

通过这样做，研究人员能够初步确定氮的存在，氮是地球大气中的主要成分。如果LHS-1140b是气态的，就像一个小小的海王星，它就会有一个更富氢的大气层。氮元素的存在表明，这颗系外行星存在一种次级大气层，这种大气层是在这颗系外行星诞生后形成的，而不是与之一起形成的。

在去年发表的一项研究中，研究小组还结合了LHS-1140b的密度和半径来计算它的密度。他们得到的数据是每立方厘米5.9克。对于一个完全由岩石组成的世界来说，这是不够稠密的；考虑到它的大小，最适合的要么是迷你海王星，要么是海洋覆盖的水世界。如果我们排除了迷你海王星，我们剩下的就是一颗全球性的海洋系外行星了。

然而，考虑到潮汐锁定，这个全球海洋可能不是你想象的那样。永久背向恒星的那一面可能冷到足以结冰。只有正对着恒星的那一小块温度足够高，可以融化，这就形成了一个看起来像在太空中盘旋的令人毛骨悚然的眼球世界。

然而，这片区域的表面温度可以达到非常温暖的20摄氏度（68华氏度），足以维持繁荣的海洋生态系统。

我们不确定发生了什么，但它看起来是我们迄今为止在我们自己的星球社区之外的一个奇异的外星生态系统中最有希望的候选者，所以你可以打赌，会有更多的人盯着那个奇怪的（可能的）眼球。

蒙特利尔大学的物理学家RenéDoyon说：“在一颗温带行星上探测类似地球的大气层，将韦伯的能力推向了极限 —— 这是可行的；我们只需要大量的观测时间。”

“目前，关于富含氮的大气层的暗示需要更多的数据来证实。我们至少还需要一年的观测来确认LHS 1140b有大气层，可能还需要两到三年的时间来探测二氧化碳。”

这项研究已被《天体物理学杂志通讯》接受，并可在arXiv上查阅。

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