陕西
在寻找外星宜居环境的路上，天文学家最看重的线索，莫过于行星外层的大气层。
它既能锁住温度、留住液态水，又能挡住有害的宇宙射线，是生命诞生的重要前提，可偏偏在岩质行星上，大气格外难寻，尤其是围绕红矮星运行的行星，恒星持续喷发出的高能辐射就像鼓风机一样不停撕扯行星大气，没人能确定这些行星能不能把大气留住几十亿年，以供生命演化。
2026年发表在《科学》杂志的一项观测，给了一个惊喜的答案。
天文学家在距离地球约49光年的LHS 1140系统里，首次在宜居带的岩质行星上，清晰捕捉到大气层信号！
LHS 1140是一颗昏暗的小型红矮星，质量和亮度都远不如太阳，它的年龄大约31亿年。
这颗红矮星周边围绕着两颗岩质行星：靠里的是LHS 1140c，个头比地球大一圈，每3.8天绕恒星转一圈，接收到的恒星辐射是地球的5倍；靠外的是LHS 1140b，半径是地球的1.73倍、质量是地球的5.6倍，每24.7天公转一周，收到的恒星能量只有地球的42%，刚好落在允许液态水存在的宜居带范围内。
天文学家为了看清这两颗行星的大气，利用了智利拉斯坎帕纳斯天文台的麦哲伦-克莱望远镜，在2024年9月对准了这个恒星系统。
他们观测了两次行星凌日，也就是行星从恒星前方经过的时刻，这时恒星光会穿过行星最外层的大气，大气里的不同原子会吸收特定波长的光，从而在光谱中留下可辨别的吸收线。
观测的结果让天文学家很惊喜：在LHS 1140b的凌日过程中，研究团队清晰检测到了氦原子的吸收信号，不仅如此，在行星进入凌日之前，他们就能检测到明显的氦吸收线，这说明氦气似乎在逃逸，它在行星轨道前方拉出了一条前导尾迹。
凌日结束后也检测到了微弱的吸收信号，这被视作行星后方尾随尾迹的初步证据，整体形态类似彗星的彗尾包裹着行星向前运动。
而同系统中的LHS 1140c，全程都没有检测到任何氦的痕迹，这与此前的判断一致，它的大气早就消散殆尽。
通过光谱信号的强度，研究团队测算出了这层大气的逃逸速度：每秒有200到420吨的氦气从行星上层散逸到太空中。
驱动这些气体逃逸的，是恒星发出的X射线与极紫外辐射：这些高能射线持续加热行星上层大气，让气体受热膨胀，达到能挣脱行星引力的速度，形成持续向外的流体动力流。
除过发现大气，更耐人寻味的是大气的成分。
按常理来说，行星原始大气里氢气应该比氦气更多，但这次观测里，高层大气的氢含量极低，氢和氦的原子比例不到千分之一。
对此，研究团队的解释是：这是典型的大气分馏结果，氢气更轻，更容易被恒星辐射吹走，在几十亿年的漫长演化里，绝大多数氢气早就逃进了太空，所以剩下更重的氦气则成了高层大气的主角。
这也是天文学家首次在宜居带岩质行星上，通过观测印证了氦世界这类理论预言的行星演化形态。
不过奇怪的是，当研究团队在2025年再次观测这颗行星时，氦的吸收信号却彻底消失了。
难道短短一年时间，行星就把大气丢光了？
答案显然不是这样。
研究团队用两套独立的方法重新处理了两年的观测数据，排除了操作误差的可能，最终得出结论：大气逃逸本身没有停止，只是强度变弱了。
恒星的活动水平不是恒定的，就像太阳有11年的活动周期一样，红矮星的辐射强度也会起伏；同时高层大气自身的温度变化，也会改变氦原子的激发比例。
当恒星辐射变弱或大气温度升高时，一方面逃逸的氦气总量会减少，另一方面，能被激发到可吸收特定光线状态的氦原子也会变少。
2025年的吸收深度已经降到了0.6%以下，低于观测设备的检测极限，所以才会消失不见。
这次发现也解开了此前的一个争议。
此前詹姆斯·韦伯空间望远镜对这颗行星的观测，已经排除了它拥有蓬松的无云氢氦大气的可能；结合行星密度与演化模型，学界曾提出它的低层可能富含水等较重的挥发性物质。
两种看似矛盾的结论，在本次研究中得到了统一：这颗行星的大气是分层的。
最外层是稀薄的氦气散逸层，正在持续流失；往下温度骤降，形成了一层极寒的冷阱，温度低至零下79摄氏度。
水汽、二氧化碳这类分子量较大的物质，升到这里就会凝结沉降，根本碰不到最外层的逃逸气流。
所以韦伯望远镜观测到的低层大气特征，和这次看到的高层氦大气，其实是同一颗行星的不同层面。
这样的结构也意味着，行星表面很可能保留了足够的挥发物，甚至可能存在液态水。
当然，这并不代表它一定适合生命生存，但至少说明，宜居带的岩质行星有能力留住稳定的低层大气，哪怕最外层在持续流失。
这项发现的价值，远不止找到一颗有大气的行星。
它首次用观测数据验证了岩质行星的大气分馏演化路径，也为宇宙海岸线理论提供了绝佳的现实样本。
甚至对研究地球自身也有帮助：有理论认为，早期地球也曾拥有过一层以氢氦为主的原始大气，后来才逐渐消散，换成了现在的氮氧大气。
LHS 1140b的状态，刚好能帮我们推演太阳系行星的早年经历。
目前，天文学家已经启动了更大规模的系外行星大气观测计划，用韦伯和哈勃望远镜扫描数十颗围绕红矮星运行的岩质行星。
LHS 1140b自然是重点观测目标，更多的观测数据会逐步揭开这颗氦世界的完整面貌。
宇宙里的岩质行星远比我们想象的更多样，每一次新发现，都在刷新我们对宜居世界的认知。
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