系外行星LHS-1140b的表面可能完全被冰覆盖，也可能拥有一片海洋，让整颗星球看起来如同一只令人毛骨悚然的巨大眼球（最右为同比例下的地球）。（图片来源：Benoit Gougeon/University of Montreal)）
撰文 | Michelle Starr
翻译 | 陈子鹏
编辑 | 二七
2017年，这颗系外行星曾被认定为太阳系外最有希望有生命存在的星球之一，现在这个可能性变得更高，但是哪里不太对劲。
乍看之下，系外行星LHS-1140b像是一颗“眼球”：这颗行星的表面全部覆盖着海洋，但绝大部分都被掩藏在冰层之下，只有一片直径约4000千米大小的液态海洋，像眼睛的虹膜一样，久久地凝视着它的母星。
加拿大蒙特利尔大学的天体物理学家查尔斯·卡迪厄（Charles Cadieux）说：“在目前已知的所有温带系外行星中，LHS-1140b很可能是间接证明太阳系外天体表面存在液态水的最佳选择。这将是寻找潜在宜居系外行星的一个重要里程碑。”
我们在几年前发现了LHS-1140b，它的半径大约是地球的1.73倍，质量是地球的5.6倍。尽管LHS-1140b比地球大，我们仍可视其为类地行星。它也比地球更接近它的恒星LHS-1140，公转一周仅需25天。
如果恒星LHS-1140和太阳一样，那这个轨道对生命来说就太近了。幸好，与太阳相反，它是一颗低温、暗淡的红矮星，因此恒星和系外行星之间的距离正好位于所谓的宜居带。这意味着LHS-1140b表面的水既不会完全结冰，也不会蒸发殆尽。
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即便如此，与母星如此接近意味着这颗系外行星很可能会被潮汐锁定。也就是说，它的自转周期会与公转周期同步，所以总是以同一侧面向恒星。月球也是如此被地球潮汐锁定的，因此我们在地球上永远看不到月球的背面。
处于宜居带内并不意味着行星一定具备维持生命的必要条件。为了解更多有关LHS-1140b的化学性质，我们需要深入研究它的大气层（如果存在的话）。这就是卡迪厄和同事利用韦布空间望远镜（JWST）所做的工作。
该恒星系距离我们不到50光年，因而我们可以收集到系外行星穿过地球与恒星之间的连线时，恒星光线的具体变化。此时，一些星光会穿透行星的大气层，其中的原子会吸收或放大特定波长的光。所以，只要能观测是哪些波长的光线受到了影响，就能确定大气层中存在哪种原子。
如此一来，研究人员能够初步确定氮的存在，它是地球大气的主要成分。如果LHS-1140b更偏向一颗气态行星，就像一颗迷你海王星，它的大气层应当更富氢。氮的存在还表明这是次级大气——大气的形成晚于行星诞生，而不是随行星诞生同步形成的。
在去年发表的一项研究中，该团队还结合LHS-1140b的质量和半径计算其密度，结果是每立方厘米5.9克。对于纯岩质行星来说这个密度有些偏小，基于观测到的尺寸数据，更合适的猜想是这是一颗迷你海王星或海洋行星。如果排除掉迷你海王星，剩下的可能就只有一个：这是一颗表面全部被海洋覆盖的系外行星。
不过考虑到潮汐锁定，这片覆盖全球的海洋可能不会像你想象的那样“全球”。背对恒星的一侧可能冷到足以结冰，只有面向恒星的一小片区域才能温暖到足以融化，从而让它看上去像是一颗挂在太空中的、令人毛骨悚然的诡异“眼球”。
然而，这片区域的表面温度可能会达到20摄氏度——这对于一个繁荣的海洋生态系统来说，已经足够温暖了。
我们尚不能确定这颗星球的实际情况，但它看起来是迄今最有希望找到外星生态系统的系外候选者。所以可以笃定的是，未来会有更多科学家与那颗（可能的）奇怪“眼球”展开对视。
蒙特利尔大学的物理学家勒内·多永（René Doyon）说：“探测温带行星是否具有类地大气层的工作正在将JWST的能力推向极限，不过这是可行的，我们只是需要足量的观测时间。”
“目前我们需要更多数据来证实富氮大气的存在。我们需要至少一年的观测来确认LHS 1140b是否具有大气层，可能还需要两三年的观测才能检测出是否存在二氧化碳。”
相关论文已被《天体物理学杂志快报》（The Astrophysical Journal Letters）接收，预印本版本已发布于预印本文库arXiv（未经同行评审）。
原文链接：
https://www.sciencealert.com/giant-eyeball-a-perfect-place-to-look-for-life-outside-the-solar-system
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