在探索宇宙的征程中，寻找宜居行星一直是天文学界的热门课题。最近，詹姆斯·韦伯太空望远镜对距离地球40光年的特拉普斯特-1e行星进行的4次凌日观测，引发了科学界的广泛关注和热烈讨论。这颗被寄予厚望的宜居带行星，是否拥有大气层，成为了核心谜题。
特拉普斯特-1e所在的特拉普斯特-1系统，宛如一个“缩小版的太阳系”。其宿主恒星是一颗超冷红矮星，质量不到太阳的十分之一，个头也极小。由于恒星体积小，周围行星的轨道分布十分紧凑。最外围的行星到恒星的距离，甚至还不到水星到太阳距离的六分之一。2016至2017年间，天文学家通过凌日观测，在这个恒星周围陆续发现了7颗类地行星。这些行星大小与地球相近，该系统也成为目前发现类地行星数量最多、与太阳系最为相似的恒星系统。
在这7颗行星中，e、f、g三颗位于宜居带内。其中，特拉普斯特-1e与地球在体积和轨道位置上最为接近，自然成为了研究宜居性的关键目标。然而，发现宜居带行星并不意味着就找到了“第二地球”，大气层成为了能否宜居的关键因素。没有大气层，行星无法有效保温，液态水也会迅速蒸发。但对于红矮星系统而言，宜居带行星面临着一个严峻的挑战。红矮星常常会爆发强辐射，而宜居带行星距离恒星又非常近，这些辐射很容易将行星的大气层剥离。因此，在韦伯望远镜展开观测之前，许多科学家认为特拉普斯特-1e保留大气层的可能性较低。
目前，判断遥远行星是否拥有大气层，最常用的方法是透射光谱法。当行星运行到恒星前方发生凌日现象时，恒星的光会穿过行星的大气层。如果行星存在大气层，大气中的分子会吸收特定波长的光，在光谱上留下一个个向下的凹陷，即吸收线。通过分析这些吸收线，科学家不仅能够判断大气层是否存在，还能了解其成分，水、二氧化碳、甲烷等分子都是重点检测对象。
2023年，韦伯望远镜针对特拉普斯特-1e进行了4次凌日观测。原本大家都期待能得到明确的结果，但观测数据公布后，却让所有人都陷入了困惑。光谱并非平坦，存在上下起伏，在2.6到3.3微米的波段，还出现了疑似甲烷的信号。然而，这些起伏非常微弱，这个信号既可能是行星大气层造成的，也可能是其他因素干扰的结果。这种模棱两可的情况，比直接否定大气层的存在更让人纠结。
为了弄清楚真相，天文学家进行了大气模拟。结合特拉普斯特-1e受到的光照、紫外线强度等因素，如果它真的拥有富含甲烷的大气层，那么大概率需要像土星的卫星土卫六那样，依靠剧烈的火山活动持续补充甲烷。但模拟结果并不乐观，更倾向于认为信号来自恒星干扰。不过，这并不能直接否定行星存在大气层的可能性。毕竟韦伯望远镜仅进行了4次观测，样本量过少，很难排除干扰因素带来的伪影。增加观测次数，或许就能得到更准确的结果。
尽管目前尚未得出明确结论，但这次探测具有重要意义。它让我们认识到，红矮星系统的行星大气探测比想象中更为复杂。恒星活动的干扰以及观测样本的不足，都是亟待突破的瓶颈。随着观测技术的不断升级，未来多台望远镜协同探测，或许能够揭开特拉普斯特-1e大气层的神秘面纱。即便最终证实它没有大气层，这段探索过程也将为我们了解系外行星的形成和演化提供宝贵的数据。在寻找“第二地球”的道路上，每一步探索都充满价值。
