竟有大氣層？神秘海洋世界現身宜居帶(圖)
（示意圖/圖片來源：AI製圖/看中國）
在浩瀚宇宙中，人類追尋著另一個可能孕育生命的世界。在距離地球49光年的一顆系外行星，如今成為天文學界最受矚目的研究對象之一。
它名為「LHS 1140 b」，環繞一顆低調卻十分穩定的紅矮星運行。從2017年被發現以來，短短數年間，科學家對它的認識已經歷多次重大修正。從最初認為是一顆超高密度的岩石行星，到如今被視為可能覆蓋廣闊海洋的「海洋世界」，最新觀測還發現它保有大氣層，讓這顆遙遠星球成為尋找潛在宜居環境的重要候選者。
從超級地球到海洋世界
LHS 1140 b於2017年由MEarth計畫發現，屬於一顆「超級地球」，質量為地球5.6倍，半徑為地球1.73倍。由於天文學家同時透過徑向速度法與凌星法測得它的質量與半徑，因此能比多數系外行星更精確推估其內部結構。
早期研究認為，LHS 1140 b可能擁有極高密度，推測它的鐵鎳核心占整體質量四分之三，是目前已知最緻密的岩質行星之一。隨著觀測精度不斷提升，2023年的最新分析重新修正它的質量與半徑，結果顯示它的平均密度遠低於先前估計，不再符合典型岩石行星的特徵。
研究團隊提出新的解釋，LHS 1140 b很可能是一顆海洋世界，有9%到19%的質量由水組成，另一種可能則是屬於高密度迷你海王星。後續太空望遠鏡的觀測已逐步排除富含氫的大氣模型，使海洋世界的觀點得到更多支持。
位於宜居帶？
LHS 1140 b的母恆星LHS 1140，是一顆M4.5V型紅矮星，它的質量僅有太陽的18.4%，半徑為太陽的21.6%，表面溫度3,096K，亮度只有太陽的0.38%。雖然亮度微弱，但這顆恆星至少已有50億年歷史，而且活動相當平靜。
相較於許多容易爆發耀斑的紅矮星，LHS 1140自轉週期長達130天，至今並未觀測到明顯的大型耀斑事件，代表其行星受到劇烈恆星活動影響的機率相對較低。LHS 1140 b每24.737天繞行母恆星一圈，軌道距離僅有0.0946天文單位，看似十分接近恆星，但由於母恆星本身亮度很低，它接收到的輻射能量僅為地球的43%。這也使它完全落在母恆星的保守宜居帶內，成為目前最受矚目的潛在宜居系外行星之一。
如果擁有濃厚大氣 表面可能存在液態水
依照天文模型推估，若完全不考慮大氣效應，LHS 1140 b的平衡溫度為攝氏零下43度，而平衡溫度並不等於實際地表溫度。
如果它具有與地球相近的溫室效應，表面溫度可提升至攝氏零下7度。若大氣層比地球更加濃厚，溫室效應為地球兩倍，模型推算其表面溫度可能接近攝氏23度，足以讓液態水穩定存在。
另一方面，若缺乏大氣層，研究認為整顆行星可能被冰層覆蓋，但仍不排除內部受到放射性加熱與潮汐加熱影響，讓地下液態水經由類似低溫火山活動或間歇泉噴發至表面。
一半冰封 一半海洋？
隨著詹姆斯·韋伯太空望遠鏡持續觀測，研究人員對LHS 1140 b的大氣有了更多線索。2024年公布的研究顯示，觀測已排除富含氫的大氣層，支持它擁有由氮氣、水蒸氣與二氧化碳等較重分子構成的大氣。同年7月，JWST首次發現氮氣存在的初步跡象。
研究團隊因此提出一種相當引人注目的模型，如果LHS 1140 b因潮汐鎖定而始終以同一面朝向母恆星，那麼朝向恆星的一側可能維持液態海洋，背向恆星的一面則覆蓋厚厚冰層，使整顆行星呈現如巨大眼球般的外觀，因此被稱為「眼球世界」。
若未來觀測能進一步證實，這將成為目前已知最具代表性的海洋系外行星之一。
首次確認宜居帶岩質行星保有大氣層
真正令天文界振奮的是2026年的最新成果，研究團隊利用位於智利拉斯坎帕納斯天文台的麥哲倫－克萊望遠鏡，分析LHS 1140 b凌日時穿越大氣層的星光。觀測結果發現，高層大氣存在與氦相符的吸收訊號，代表這顆行星仍保留著大氣，部分氦正持續向太空逸散。研究指出，這些氦受到母恆星X射線與極紫外線加熱後，形成持續向外流失的大氣外流現象。
隔年再次觀測時，研究人員沒有再測到明顯氦訊號，但模型分析認為，這可能反映恆星活動降低，使氦逸散減弱，而非代表大氣已經消失。綜合各項觀測結果，目前研究傾向認為，LHS 1140 b的高層大氣以氦為主，較重的水蒸氣等物質可能停留在較低的大氣層。
更重要的是，這也是目前首次有研究證實，一顆位於恆星宜居帶內、以岩質為主的系外行星保留了大氣層，為探索系外生命環境跨出重要一步。
宇宙中的另一個藍色世界？
目前為止，科學家尚未證實LHS 1140 b存在生命。然而，它同時具備宜居帶位置、可能大量液態水、相對穩定的母恆星，以及保留下來的大氣層等多項條件，使它成為現階段最值得深入研究的系外行星之一。
距離地球49光年的它，或許仍遙不可及，但每一次新的觀測成果，都讓人類距離解答宇宙中是否還有另一個適合生命存在的世界這個古老問題，又向前邁進了一步。