本日，詹姆斯·韦伯太空望远镜（JWST）公布了一项令人兴奋的早期科学结果：初次明白探测到一颗系生手星大气中的二氧化碳。这是初次在太阳系外的行星上发现二氧化碳的具体证据。
上图：WASP-39 b 及其恒星的概念图。
这颗行星被命名为“WASP-39b”，是一颗热气体巨星，质量与土星大抵相当，位于700光年外一颗类太阳恒星的非常近的轨道上。
这颗行星是在2011年被 WASP（广角行星搜索）同盟发现的，其时这颗行星正从它的主星前颠末，发现它使用的是地面望远镜。
随后，哈勃和斯皮策太空望远镜对这颗系生手星的观测显示，它的大气中有大量的水蒸气，以及钠和钾。但是现在，JWST 无与伦比的红外敏捷度已经证实了这个星球上也存在二氧化碳。
马里兰大学天文学副教授伊莉莎·肯普顿（Eliza Kempton）说：“我们之前无法确定 WASP-39b 大气中的二氧化碳的缘故原由是，我们从来没有一台望远镜可以产生准确波长范围内的光谱。这一发现向我们表明，韦伯正在兑现其成为天文观测转型设施的答应。”伊莉莎·肯普顿是这一发现的研究团队中的一员。
加州大学圣克鲁兹分校的娜塔莉·巴塔利亚（Natalie Batalha）是该研究小组的负责人，她说：“这也是我们非常自豪的一项开放科学领域无与伦比的实验。来自天下各地的300多名科学家参加了这次活动。”
该团队的论文现在发表在 arXiv 上，但它也已被《天然》杂志接受发表，并将于下周在网上发表。
上图：韦伯近红外光谱仪 (NIRSpec) 的一系列光变曲线显示了随着时间的推移，当行星于 2022 年 7 月 10 日凌日时，来自 WASP-39 恒星体系的三种不同波长（颜色）的光的亮度变革。
作为碳循环的一部门，二氧化碳天然存在于地球大气中，但人类活动也在不绝地排放二氧化碳。科学家们以为，在另一个天下的大气中发现二氧化碳，是寻找地外生命化门生物示踪剂的紧张一步。
研究系生手星大气是詹姆斯韦伯望远镜备受期待的研究领域之一。研究小组使用该望远镜的近红外光谱仪（NIRSpec）对 WASP-39b 进行观测。
天文学副教授伊莉莎·肯普顿表示，他们收到了光谱的早期版本（在任何人标记其特征之前），二氧化碳的存在立即被发现。
伊莉莎·肯普顿解释道：“对于像我这样以模仿系生手星大气为生的人来说，光谱的形状是不会出错的。这与之前所有的系生手星大气观测非常不同，我们通常会经历一个更复杂的过程，将许多不同的大概的大气模子与数据进行比力，以说服我们自己，我们已经探测到一个特定的原子或分子。在韦伯观测 WASP-39b 时，二氧化碳就在肉眼可见的地方，向我们招手:‘你好！我在这里!’”
这颗系生手星的大气光谱显示，它是一个介于4.1到4.6微米之间的小“山丘”。肯普顿解释说，在系生手星透射光谱的3到5.5微米范围内，从来没有其他天文台丈量过云云渺小的不同颜色的亮度。
获取这部门光谱对于丈量诸如水、甲烷以及二氧化碳等气体的丰度至关紧张，这些气体被以为存在于许多不同类型的系生手星中。
2022 年 7 月 10 日，JWST 观察了 WASP-39 八小时，丈量其亮度并等待它被行星 WASP-39b 遮蔽。 负责人娜塔莉·巴塔利亚解释说，这与 NASA 的开普勒和 TESS 任务用于寻找系生手星的凌日技术雷同，但有一个关键区别。
娜塔莉·巴塔利亚继承道：“开普勒和TESS在‘白光’中观测凌日，而 JWST 可以同时观测到数百种颜色的凌日。JWST 可以做到这一点，由于它配备了光谱仪，可以将白光流传到红外彩虹色。在 WASP-39b 上探测到云云清楚的二氧化碳信号，对于检测较小的类地行星上的大气来说是个好兆头。”
在凌日过程中，一些星光被行星完全遮蔽，导致星光变暗。但有些光是通过行星的大气层流传的。由于，不同的气体汲取不同的颜色组合，研究职员可以通过分析透射光在光谱中亮度的微小差异，从而确定大气简直切组成身分。
上图：韦伯的近红外光谱仪 (NIRSpec) 于 2022 年 7 月 10 日捕获的热气巨行星 WASP-39 b 的透射光谱揭示了太阳系生手星大气中二氧化碳的第一个确凿证据。
WASP-39b 的轨道非常接近它的恒星（约莫只有太阳和水星之间间隔的八分之一），在4个地球日多一点的时间内完成一圈轨道运行。由于已知 WASP-39b 的大气层和频繁的凌日征象，研究小组知道它是一个理想的早期目的。
位于巴尔的摩太空望远镜科学研究所的 ESA Webb MIRI 仪器和校准科学家莎拉·肯德鲁（Sarah Kendrew）说：“看到 ESA NIRSpec 仪器在任务的早期产生了这些令人难以置信的数据，这是令人惊讶的，我们知道我们仍旧可以继承提高数据质量。”
詹姆斯韦伯太空望远镜的研究小组表示，相识一颗行星的大气层组成很紧张，由于它能告诉我们行星的起源和演化过程。
这些最初的结果只是个开始。早期发布的《科学》杂志的数据显示，韦伯的表现很好，更小、更冷的系生手星（更像我们自己的地球）就在它的触手可及之处。
该团队盼望这个早期版本能够支持并鼓励其他团队协作，并共享 JWST 现在开始产生的大量数据。
来自英国牛津大学的费雯·帕门蒂埃（Vivien Parmentier）解释说：“我们的目的是快速分析早期释放科学观测结果，并开发供科学界使用的开源工具。这使得来自天下各地的贡献成为大概，并确保未来几十年的观测将产生最好的科学。”
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