我们正在进入一个新的系外行星天文学时期，最近宣布詹姆斯韦伯太空望远镜已经探测到它的第一颗系外行星。 Webb 的承诺是，它不仅能够发现系外行星，而且能够研究它们的大气层，这将标志着系外行星科学向前迈出的重要一步。
研究系外行星极具挑战性，因为它们通常距离太远且太小而无法直接观测。偶尔，望远镜能够直接拍摄系外行星的图像，但大多数时候，研究人员必须通过观察行星围绕其运行的恒星来推断行星的存在。有几种方法可以根据行星对恒星的影响来检测行星，但最常用的方法之一是凌日法，在这种方法中，望远镜观察恒星并寻找当行星经过恒星之间时发生的非常小的亮度下降星星和我们。这是韦伯用来探测其第一颗名为 LHS 475 b 的系外行星的方法。
不过，韦伯的主要目标是探测系外行星大气层。研究人员能够收集到有关这颗新探测到的行星大气层的一些数据并排除了一些可能性，但他们还无法确定其大气层的确切成分。这是因为探测一颗系外行星很困难，研究它的大气层就更难了。
韦伯这样做的方法是使用一种称为传输光谱的方法。与使用凌星法探测系外行星一样，研究其大气层也依赖于行星从其恒星前方经过（称为凌星）。当行星位于恒星前方时，来自恒星的少量光会穿过行星的大气层。如果科学家们能够专注于这种光并将其分成不同的波长，他们就能看到哪些波长丢失了——表明哪些波长被大气中的某些东西吸收了。我们知道哪些化学物质吸收哪些波长，因此这些信息可以显示大气的成分。
然而，试图从透射光谱中拼凑信息是很复杂的，因为被阻挡的光的百分比非常低，约为恒星亮度的 0.1%。请记住，这是一颗距离我们 41 光年的恒星。如果您查看最近检测到的行星的传输光谱，如下所示，您可以看到白色的数据点。
彩色线条可能是大气可能的模型，研究人员正在寻找最合适的线条。在这种情况下，您可以看到以绿色显示的甲烷大气层显然是不正确的，因此研究人员就是这样知道该行星没有甲烷大气层的。但它可能没有大气层（以黄色显示，标记为无特征）或二氧化碳大气层。没有足够的数据可以明确地说，尽管研究人员计划在今年晚些时候对韦伯进行更多观察，这应该会给他们更多数据。
尽管我们还不能确定这颗系外行星的大气层，但这项研究表明韦伯应该如何在不久的将来分析系外行星的大气层。 “我们处于研究小型岩石系外行星的最前沿，”约翰霍普金斯大学应用物理实验室的首席研究员 Jacob Lustig-Yaeger 在一份声明中说。 “我们才刚刚开始触及他们大气层的表面。”