韦伯在系外行星大气层中发现了甲烷和水蒸气

在我们太阳系的木星、土星、天王星和海王星的大气层中都发现了甲烷。然而，在凌日系外行星的大气层中，它的存在仍然难以捉摸。

美国国家航空航天局的詹姆斯·韦伯太空望远镜观察到系外行星wasp-80b在其宿主恒星前后经过。望远镜探测到大气层中的甲烷气体和水蒸气。

被称为“热木星”的系外行星wasp-80b的温度约为825开氏温度（约1025华氏度）。这颗系外行星位于天鹰座，距离地球163光年，每三天绕其红矮星运行一次。

由于它离恒星很近，都离我们很远，即使是像韦伯这样最先进的望远镜，我们也无法直接看到这颗行星。

那么，科学家是如何识别这颗行星的呢？

科学家们使用凌日和日食方法研究了来自恒星和行星的组合光。凌日法帮助他们观察行星在其恒星之前移动时的系统。他们看到的星光有点暗淡。

这类似于当有人走在灯前时灯光变暗。在这一时期，围绕着行星的昼夜边界，一个薄薄的大气层环被恒星照亮。大气层看起来更厚，在其分子吸收光的特定波长下阻挡了更多的星光，导致比大气层看起来透明的其他波长下更暗。

通过识别被阻挡的光的色调，这项技术有助于科学家了解其大气层的组成。

另一方面，使用日食方法，当行星从其恒星后面经过时，科学家们从他们的角度观察了该系统，导致他们接收到的总光再次略有下降。热辐射是所有物体释放的一种光；发射的光的量和色调取决于物体的热度。

就在日食前后，这颗行星炎热的白天面向我们，因此科学家可以通过观察日食期间光线的下降来测量这颗行星发出的红外光。

行星大气层中分子的吸收通常表现在日食光谱中，即行星在特定波长下的光发射减少。

这些最初的观测结果需要转换成光谱。

科学家们指出，“存在许多不同的工具来将原始观测转化为有用的光谱，因此我们使用了两种不同的方法来确保我们的发现对不同的假设是正确的。”

接下来，我们使用两种模型来解释这一光谱，以模拟在如此极端的条件下行星的大气层会是什么样子。第一种模型类型是完全灵活的，尝试了数百万种甲烷和水的丰度和温度的组合，以找到最符合我们数据的组合。”

第二种类型被称为‘自洽模型’，它也探索了数百万种组合，但利用我们现有的物理和化学知识来确定预期的甲烷和水的水平。这两种模型都得出了相同的结论：最终的甲烷检测。”

接下来，科学家们通过评估检测到随机噪声的概率，通过稳健的统计方法验证了这些发现。

他们在日食和凌日光谱中都在6.1西格玛处发现了甲烷，超过了5西格玛的“金标准”。它将每次观测**现虚假检测的几率定为1.942亿分之一，从而提高了科学家对这两种检测的信心。

科学家们现在期待着探索这颗行星的化学成分，以揭示这颗星球的诞生、生长和进化。

科学家们指出，“例如，通过测量行星中甲烷和水的数量，我们可以推断出碳原子与氧原子的比例。这个比例预计会随着行星在其星系中形成的地点和时间而变化。因此，检查这个碳氧比可以表明行星是在靠近恒星还是在更远的地方形成，然后逐渐向内移动。”