科學家首次證實，超級地球LHS3844b存在永久暗面，這一發現為潮汐鎖定行星提供了有力證據，對理解系外行星的潛在適居性具有重要意義。
現在，科學家們已經提供了最有力的證據，證明至少有一顆行星具有這種特徵，即潮汐同步或1:1潮汐鎖定。天文學家認為，許多系外行星同樣被「困住」——包括大多數有潛力維持生命的候選行星。
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在近日發表在《天體物理學雜誌》上的一項研究中，科學家們提供了迄今為止最有說服力的證據，證明一顆行星具有這種特徵——被稱為潮汐同步或1:1潮汐鎖定。天文學家認為，許多系外行星也是同樣「被困住」——包括大多數有潛力維持生命的候選行星。
當一顆行星非常靠近它的恆星運行時，其近側經歷的引力遠大於遠側。隨着時間的推移，這種不平衡，被稱為潮汐力，被認為會減慢行星的自轉速度，直到它與其軌道完全同步。這意味着行星自轉一周所需的時間與它繞恆星運行一周所需的時間相同。月球被認為經歷了這個過程，這也解釋了為什麼它有一個「遠側」永遠不面向地球。
許多系外行星被認為因為它們與宿主恆星的近距離接觸而處於1:1潮汐鎖定狀態，但這種狀態很難證明。測量一顆系外行星的軌道是直接的；確定它的自轉則要困難得多，尤其是當行星擁有大氣層時，會遮擋我們觀察其旋轉表面的視線。
科學家們轉向了一顆靠近其恆星的特定系外行星，以最終證明潮汐鎖定假說。2019年，研究人員使用斯皮策太空望遠鏡測量了這顆名為超級地球LHS3844b的行星發出的光強度。Cowan和他的合著者意識到，這些測量可以告訴他們行星面向地球一側的表面溫度，因為這顆行星可能沒有大氣層。
那些沒有潮汐同步的行星會因為它們的自轉與恆星施加的巨大潮汐力之間的衝突而加熱。研究團隊發現LHS3844b的表面相對較涼——這是潮汐同步行星所預期的。
「這是最有力的證據，一個人可能通過目前現有的信息或儀器收集到的最有說服力的證據，」密歇根大學安阿伯分校的理論天體物理學家Emily Rauscher說。
加州大學洛杉磯分校的天文學家Emily Whittaker指出，該論文假設LHS3844b沒有大氣層，但他們合著的2022年的一項研究為存在一層薄薄的、類似地球的大氣層留出了空間。他們說這可能會使新論文的論點複雜化，但同意團隊提出的證據確實指向了潮汐同步。
更多的證據即將到來。「詹姆斯·韋伯對此非常有效，」Cowan說。詹姆斯·韋伯太空望遠鏡(JWST)將允許天文學家研究那些比LHS3844b更遠的恆星軌道上的系外行星的自轉。天文學家現在認為，這樣的行星可以維持大氣層和溫和的溫度，構成了銀河系大部分的適居地。如果JWST發現它們像LHS3844b一樣潮汐同步，Cowan說，那麼「可能大部分行星，肯定大多數適居行星，都是潮汐鎖定的」。
至於這樣的行星在何種意義上可能是適居的，Cowan目前無法推測。他說，這些世界「沒有潮汐，或季節，或晝夜循環」。「你能否獲得同樣多樣化和複雜的生命進化？我不知道。」
