温带系外行星LHS 1140 b可能是一个完全被冰覆盖的世界(左)，类似于木星的卫星木卫二，也可能是一个冰的世界

一组天文学家已经确定了一颗温带系外行星，它可能是一个有冰或水的超级地球。

这一发现是由Université de Montréal领导的，它表明，宜居带系外行星LHS 1140 b不太可能是迷你海王星，一种小型的所谓气态巨行星，即主要由气体组成的大型行星，拥有厚厚的富氢大气层。这颗行星位于鲸鱼座约48光年远的地方，是目前已知最有希望的宜居带系外行星候选者之一，可能有大气层，甚至有液态水海洋。

来自詹姆斯·韦伯太空望远镜(JWST)的数据是在2023年12月收集的，并与之前来自斯皮策、哈勃和TESS太空望远镜的数据相结合，以巩固这一结果，本周被接受发表在《天体物理学杂志快报》上，目前可以在arXiv预印本服务器上获得。

“这是我们第一次在可居住的岩石或富含冰的系外行星上看到大气层的迹象。探测小型岩石世界的大气是JWST的主要目标，但这些信号比巨行星的大气更难看到，”密歇根大学天文学系美国宇航局萨根研究员瑞安麦克唐纳说，他是分析LHS 1140 b大气的关键人物。

“LHS 1140 b是宜居带中最好的小型系外行星之一，能够支持厚厚的大气层，我们可能刚刚发现了这个世界上存在空气的证据。”

LHS 1140 b，一个潜在的宜居星球

LHS 1140 b是一颗系外行星，它围绕着一颗大约是太阳大小五分之一的低质量红矮星运行，它是距离太阳系最近的系外行星之一，位于其恒星的宜居带内，因此吸引了科学家。在这个“适居带”中发现的系外行星的温度允许水以液态存在，这是我们所知道的地球上生命的关键元素。

关于LHS 1140 b的一个关键问题是，它是一颗迷你海王星类型的系外行星，还是一颗超级地球——一颗比地球大的岩石或富含水的行星。

“在所有目前已知的温带系外行星中，LHS 1140 b很可能是我们有一天间接确认太阳系外外星世界表面存在液态水的最佳选择，”科学论文的主要作者、蒙特里萨大学的博士生查尔斯·卡迪厄斯说。“这将是寻找潜在宜居系外行星的一个重要里程碑。”

JWST数据带来了新的见解

研究小组对观测结果的分析强烈排除了迷你海王星的可能性，有证据表明，系外行星LHS 1140 b是一颗超级地球，它甚至可能像地球一样拥有富含氮的大气层。然而，研究小组警告说，要确认氮气的特征，还需要使用JWST进行额外的观测。

基于所有累积数据的估计显示，LHS 1140 b的密度低于具有类似地球成分的岩石行星的预期密度，这表明其质量的10%到20%可能是由水组成的。这一发现表明LHS 1140 b是一个令人信服的候选水世界，可能类似于雪球或冰行星，在亚恒星点有潜在的液态海洋，或者由于行星的同步旋转(很像地球的月亮)，行星表面的区域将永远面对系统的主恒星。

可能存在大气层和海洋

麦克唐纳进行的大气检索分析表明，LHS 1140 b有富含氮的大气，可能与地球的大气相似，其中氮含量为78%。虽然这还只是一个试探性的结果，但富含氮的大气的存在表明，这颗行星保留了大量的大气，创造了可能支持液态水的条件。

这一发现倾向于水世界/雪球场景是最可信的。目前的模型表明，如果LHS 1140 b有类似地球的大气层，那么它将是一个雪球行星，拥有直径约4000公里的靶心海洋，相当于大西洋表面积的一半。这片外星海洋中心的表面温度甚至可以达到舒适的20摄氏度。

LHS 1140 b的潜在大气和液态水的有利条件使其成为未来宜居性研究的特殊候选者。这颗行星提供了一个独特的机会来研究一个可能支持生命的世界，因为它位于宜居带，并且有可能拥有可以保持热量和支持稳定气候的大气层。