导读 几年前，当TRAPPIST-1太阳系被观测时，它引起了人们的极大兴趣。2016年，天文学家使用智利拉西拉天文台的凌日行星和星子小型望远镜(TRAPPIS...

几年前，当TRAPPIST-1太阳系被观测时，它引起了人们的极大兴趣。2016年，天文学家使用智利拉西拉天文台的凌日行星和星子小型望远镜(TRAPPIST)发现了两颗围绕红矮星运行的岩石行星，这颗行星被命名为TRAPPIST-1。然后，在2017年，更深入的分析发现了另外五颗岩石行星。

这是一个了不起的发现，特别是因为其中多达四个距离恒星的距离适合存在液态水。

TRAPPIST-1系统仍然受到科学界的广泛关注。恒星宜居带中潜在的类地行星对于行星科学家来说就像磁铁一样。

在一个系统中找到其中七个是一个独特的科学机会，可以研究有关系外行星宜居性的各种相互关联的问题。TRAPPIST-1是一颗红矮星，关于系外行星宜居性的最突出的问题之一与红矮星(M矮星)有关。这些恒星及其强大的耀斑是否会将大气层驱离其行星?

行星科学杂志接受发表并可在预印本服务器arXiv上获取的新研究研究了TRAPPIST-1行星上的大气逃逸。它的标题是“热流体动力学大气逃逸对TRAPPIST-1行星的影响”。梅根·贾卢卡(MeganGialluca)是华盛顿大学天文学和天体生物学项目的研究生，是该研究的主要作者。

银河系中的大多数恒星都是M型矮星。正如TRAPPIST-1所表明的那样，它们可以容纳许多类地行星。在这些类型的恒星周围，木星大小的大型行星相对罕见。

大多数类地行星很可能都在围绕M矮星的轨道上运行。

但M矮星耀斑是一个已知问题。尽管M型矮星的质量远小于我们的太阳，但它们的耀斑比来自太阳的任何东西都更有能量。一些M矮星耀斑可以在短短几分钟内使恒星的亮度增加一倍。

另一个问题是潮汐锁定。由于M型矮星释放的能量较少，它们的宜居带比太阳这样的主序恒星周围的区域要近得多。这意味着潜在的宜居行星更有可能被恒星潮汐锁定。

这给宜居性带来了一系列障碍。地球的一侧将首当其冲地受到耀斑的影响并变暖，而另一侧将永远黑暗和寒冷。如果有大气层，可能会产生极其强大的风。

作者写道：“由于M矮星是我们当地恒星附近最常见的恒星，它们的行星系统是否可以孕育生命是天体生物学的一个关键问题，可能会在短期内接受观测测试。”他们解释说：“通过JWST可以获取M型矮星宿主大气特征所感兴趣的类地行星目标。”

他们还指出，未来的大型地面望远镜，如欧洲极大望远镜和巨型麦哲伦望远镜也可能有所帮助，但距离投入使用还需要数年时间。

红矮星及其行星比其他恒星及其行星更容易观测。红矮星又小又暗，这意味着它们的光线不会像其他主序恒星那样淹没行星。但尽管它们的亮度较低且尺寸较小，但它们对宜居性提出了挑战。

M矮星的前主序阶段比其他恒星更长，并且在这段时间内最亮。一旦它们进入主序带，与我们的太阳这样的恒星相比，它们的恒星活动就会增强。这些因素都会使大气远离附近的行星。即使没有耀斑，距离TRAPPIST-1(以下简称T-1)最近的行星接收到的辐射也是地球的四倍。

作者写道：“除了光度演化之外，恒星活动的增强也会增加M矮星的恒星XUV，从而加剧大气损失。”这也会造成生物特征的误报，从而导致难以理解行星大气的光谱。M矮星周围的系外行星预计拥有以非生物氧为主的厚厚大气层。

尽管面临挑战，T-1系统仍然是研究M矮星、大气逃逸和岩石行星宜居性的绝佳机会。“TRAPPIST-1是JWST一般和保证时间观测的高优先级目标，”作者写道。JWST观察了T-1系统的部分内容，这些数据是这项工作的一部分。

在这项工作中，研究人员模拟了每颗TRAPPIST-1(以下简称T-1)行星的早期大气，包括以陆地海洋(TO)表示的不同初始水量。他们还模拟了随时间变化的不同恒星辐射量。他们的模拟使用了T-1行星的最新数据，并使用了各种不同的行星演化轨迹。

结果并不好，特别是对于距离红矮星最近的行星。

“我们发现内行星T1-b、c和d可能都处于干燥状态，除了最大的初始含水量(分别>60、50和30TO)，并且由于其大气层完全丧失的风险最大。靠近主星，”研究人员解释道。然而，根据它们的初始TO，它们可以保留大量的氧气。这种氧气可能是生物特征的误报。

外行星的情况要好一些。它们可以保留一些水，除非它们的初始水含量低至约1TO。他们写道：“我们发现T1-e、f、g和h最多分别损失约8.0、4.8、3.4和0.8TO。”这些外行星可能也比内行星有更多的氧气。由于T1-e、f和g位于恒星的宜居带，因此这是一个有趣的结果。

T-1c特别令人感兴趣，因为在他们的模拟中，无论初始TO是高还是低，它都保留了最多的大气氧气。

T-1行星的潜在宜居性是系外行星科学中的一个重要问题。恒星的类型、岩石行星的数量以及观测的难易程度都将其置于观测目标列表的首位。如果我们不能理解这个系统，我们就永远无法真正理解系外行星的可居住性。更好地理解它的唯一方法就是更彻底地观察它。

作者在结论中写道：“这些结论激发了后续观测，以寻找T1-c上是否存在水蒸气或氧气，以及未来对TRAPPIST-1系统中可能拥有大量水的外行星进行观测。”