华威大学(University of Warwick)的天文学家已经证明，通过仔细观察系外行星难以穿透的云层的顶部，可以在其大气层中探测到水蒸气。

 

将这项技术应用于模型基于已知的系外行星与云团队原则上证明高分辨率光谱学可以用来研究系外行星的大气层以前难以描述由于云太密集,足够的光线通过。

 

他们的技术发表在《皇家天文学会月报》的一篇论文中，该技术为探测系外行星大气中水蒸气的存在提供了另一种方法——以及其他可能用于未来评估潜在生命迹象的化学物质。这项研究得到了英国科学和技术设施委员会(STFC)的资助，后者是英国研究和创新(UKRI)的一部分。

 

天文学家利用行星的主恒星发出的光来了解它的大气是由什么组成的。当这颗行星从恒星前方经过时，他们观察到恒星光线的透射，因为它掠过上层大气，改变了它的光谱。然后，他们可以分析这些光谱，观察具有特定化学物质光谱特征的波长。这些化学物质，如水蒸气、甲烷和氨，只在这些富含氢和氦的行星上有微量的存在。

 

然而，密集的云层会阻挡光线穿过大气层，杏耀流水使得天文学家的光谱没有特征。高分辨率光谱学是一项相对较新的技术，用于地面天文台更详细地观察系外行星，华威大学的研究人员想探索这项技术是否可以用于探测云层上方稀薄大气中存在的微量化学物质。

 

虽然天文学家已经能够描述出许多更大更热的系外行星的大气特征，这些行星在靠近它们的恒星的轨道上运行，被称为“热木星”，但是更小的系外行星现在被发现的温度更低(低于700摄氏度)。这些行星中，有许多与海王星大小相当或更小，却显示出更厚的云层。

 

他们模拟了两个已知的“暖海王星”，并模拟了来自他们恒星的光线如何被高分辨率的光谱仪探测到。GJ3470b是一颗多云的行星，天文学家之前已经能够对其进行描述，而GJ436b由于其更厚的云层而难以描述。这两个模拟都表明，在高分辨率下，你可以很容易地探测到诸如水蒸气、氨和甲烷等化学物质，只需用地面望远镜观测几个晚上。

 

这项技术与最近用于探测金星上磷化氢的方法不同，但可能用于搜寻太阳系外行星云中的任何类型的分子，包括磷化氢。

 

华威大学物理系的Siddharth Gandhi博士是该研究的第一作者，他说:“我们一直在研究，地面高分辨率光谱学是否可以帮助我们限制大气中有云的高度，以及限制尽管有云存在的化学元素的丰度。”

 

“我们所看到的是，很多这样的行星上都有水蒸气，我们也开始看到其他的化学物质，但是云阻碍了我们看清这些分子。我们需要一种方法来探测这些物种，而高分辨率光谱学就是一种可能的方法，即使是在多云的大气中。

 

“化学丰度可以告诉你很多关于地球可能是如何形成的信息，杏耀游戏因为它在大气分子上留下了化学指纹。因为这些都是气态巨行星，探测大气顶部的分子也提供了一扇窗口，可以了解内部结构，因为气体与较深层混合。”

 

大部分系外行星的观测都是通过太空望远镜如哈勃或斯皮策来完成的，它们的分辨率太低， 杏耀注册 ，无法探测到来自云层上方的足够信号。高分辨率光谱学的优点是它能够探测更大范围的高度。

 

甘地博士补充说:“相当多的这些较冷的行星太过多云，用目前这一代的太空望远镜无法得到任何有意义的限制。据推测，随着我们发现越来越多的行星，那里将会有越来越多的云行星，所以探测它们上面的东西变得非常重要。地面高分辨率光谱学以及下一代太空望远镜将能够在多云的行星上探测到这些痕迹物种，这为未来的生物特征提供了令人兴奋的潜力。”