新研究阐明了遥远行星大气的命运，看看有氢大气层的行星会发生什么

　　当望远镜变得足够强大，能够发现围绕遥远恒星运行的行星时，科学家们惊讶地发现，其中许多行星没有像地球那样的大气层。相反，它们似乎有厚厚的氢层。

　　在一项新的研究中，芝加哥大学的两位科学家调查了这些行星的大气是如何演化的，以及这些行星获得更像我们的大气的可能性。通过模拟数以千计的模拟行星，他们估计从氢大气层开始的行星进化成像地球一样的行星是非常罕见的——而且这样的行星经常最终完全失去它们的大气层。

　　该结果发表在2020年7月21日的《美国国家科学院院刊》上，它加深了我们对行星大气形成和增长的理解，并能帮助天文学家缩小寻找具有类地大气的行星的最佳位置。

　　该项研究的第一作者、研究火星历史和其他星球气候的专家埃德温·凯特教授说:“行星的可居住区在一条线上，即大气层过多和过少之间的宇宙海岸线。”“沿着海岸线有很多行星吗，还是很少？这是目前行星科学中的一个大问题。”

　　该论文的第二作者、研究生梅根·巴尼特说:“我们对岩石系外行星的大气层所知甚少。”“我们在这项研究中观察到的行星距离恒星太近，无法容纳生命，但研究它们有助于我们了解形成或破坏大气层的整体过程。”

　　例如，科学家知道许多岩石行星是由氢大气层形成的，但是在最初形成之后会发生什么就不那么清楚了。他们是保持那种氛围，过渡到另一种氛围，还是完全失去它？

　　凯特和巴尼特把我们所知道的信息输入到一个程序中，用不同大小的行星和不同种类的大气进行模拟。然后他们提出了不同的场景，观察了如果附近恒星的亮度发生变化，改变了行星接收的辐射量，大气会发生什么；或者恒星变暗，行星的岩石变冷；或者火山在地表爆发。

　　他们的结果表明，如果一颗行星从富含氢的大气层开始，那么它最终转变成类似地球的大气层的条件组合非常少。凯特说:“这真的只是没有发生在我们的模式。”“到目前为止，最常见的结果是，它失去了大气，永远是一块光秃秃的岩石。”

　　然而，在少数情况下，一颗比地球大一点的行星通过大量喷出气体的火山爆发，设法获得并保持了类似地球的大气层。

　　凯特和巴尼特还发现，一颗从最初的类地大气层开始的行星更有可能保留它。

　　科学家们说，这些结果将有助于指导人们用新的望远镜寻找可居住的行星，比如计划于明年发射的詹姆斯·韦伯太空望远镜。

　　凯特说:“从我们的发现来看，如果我们想找到有类似地球的大气层的温暖系外行星，我们应该瞄准那些没有氢大气层的星球，那些围绕不太活跃的恒星运行的星球，或者那些异常巨大的星球。”