什麼是系外行星大氣分析？
系外行星大氣分析利用凌日光譜法研究穿過外星大氣的恆星光。當行星經過宿主恆星前方時，大氣氣體會吸收特定波長的光。通過檢查這種吸收光譜，科學家可以識別水蒸氣（H₂O）、二氧化碳（CO₂）、甲烷（CH₄）和氧氣（O₂）等分子——這些是表明生命存在的潛在生物標誌物。JWST徹底改變了這一領域，在其恆星宜居帶內的亞海王星K2-18b的大氣中檢測到了CO₂和二甲基硫。
這為什麼重要？在宜居帶的岩石行星上發現正確的大氣氣體組合，將是地外生命存在的最有力證據。温室效應、雲覆蓋和大氣逃逸都決定了一個世界能否維持液態水。我們分析的每一個光譜都讓我們更接近回答：我們是孤獨的嗎？
📖 深入了解
類比 1
傳輸光譜就像將一杯有色液體放在手電筒前 - 您可以透過哪些顏色通過和哪些顏色被阻擋來辨別水中溶解的成分。每個分子在吸收光譜中都有獨特的「顏色指紋」。
類比 2
宜居帶是宇宙的「金髮女孩區」－不太熱，也不太冷，剛好適合液態水。這就像找到與篝火的最佳距離，讓你足夠溫暖而不會被燒傷。
🎯 模擬器提示
初學者
選擇一顆已知的系外行星並觀察其凌日光譜以識別大氣氣體。
中級
調整大氣成分並觀察不同分子如何創造獨特的光譜指紋。
專家
設計一個平衡溫室氣體和液態水壓力的宜居大氣。
📚 術語表
🏆 關鍵人物
Sara Seager (2000)
麻省理工學院教授開創了系外行星大氣特徵和生物特徵檢測框架
David Charbonneau (2002)
使用哈伯太空望遠鏡首次探測到系外行星大氣層（HD 209458b 中的鈉）
Natalie Batalha (2013)
NASA 克卜勒/TESS 任務科學家領導發現了數千顆系外行星
Nikku Madhusudhan (2023)
劍橋研究人員使用 JWST 檢測到系外行星 K2-18b 大氣中的二氧化碳
Michel Mayor (1995)
諾貝爾獎得主，發現第一顆繞著類太陽恆星運行的系外行星（51 Pegasi b）
🎓 學習資源
- Detection of an Extrasolar Planet Atmosphere [paper]
首次在系外行星中檢測到大氣中的鈉（ApJ，2002） - Carbon-bearing molecules in a possible hycean atmosphere [paper]
JWST 偵測到 K2-18b 大氣中的 CO2 和可能的 DMS（ApJL，2023） - NASA Exoplanet Archive [article]
包含大氣資料的已確認系外行星的完整資料庫 - Exoplanets.nasa.gov [article]
NASA 的公共系外行星探索資源