天文学家们已获得迄今为止最清晰的证据，证明一颗位于其恒星宜居带内的岩石系外行星周围存在大气层。
这颗行星是LHS 1140 b，一颗温带超级地球，位于大约49光年外的仙后座。它每24.7天绕一颗古老、相对安静的红矮星运行一次，大约为地球质量的5.6倍，直径约为地球的1.73倍，并接收到大约42%的地球所获得的恒星能量。其估计平衡温度约为226开尔文，尽管实际表面温度将强烈取决于大气层、云层覆盖、反射率和热量再分布。因此，位于宜居带意味着在适宜的大气条件下，液态水在物理上是可能的，并非表明该行星已被证明有人居住，甚至真正宜居。
研究人员并未直接成像大气层或识别地表附近的的气体。相反，他们探测到氦气从行星扩展的上层大气中逸出。在2024年9月的一次凌星期间，当LHS 1140 b横穿其恒星前方时，部分恒星光线穿过环绕行星的稀薄气体。团队使用位于智利的6.5米麦哲伦·克雷望远镜上的高分辨率WINERED光谱仪，发现了在10,833埃处有额外的吸收，这是由亚稳态氦产生的三重线的最强成分吸收了约1.24%的恒星光，对应于一个延伸至大约行星可见半径1.5倍的不透明大气区域。吸收也出现在光学凌星开始之前，表明逸出的氦气可能在行星前方形成一个扩展的流，并有初步证据显示也存在一个拖尾。
最可能的解释是，红矮星发出的高能X射线和极紫外辐射加热了上层大气，并驱动了一个流体动力学外流进入太空。与观测拟合的模型暗示质量损失率约为每秒2亿至4亿克。尽管听起来巨大，但这一速率对于行星在数十亿年中保留大量大气层来说足够低，特别是因为LHS 1140现在相对不活跃。模型还表明，逸出的气体相对于氦气含有极少氢气，推断的氢氦比约为千分之一。这支持大气分馏情景，其中较轻的氢气随着时间更有效地逸出，逐渐使上层大气富集氦气。
一个重要的复杂性是，氦信号在2024年的凌星中被探测到，但在2025年再次观测行星时未被检测到。团队独立重新处理了两个数据集，并调查了来自地球大气层的可能污染、仪器效应和恒星活动，但得出结论，这些备选方案无法令人满意地解释2024年的特征。因此，两年间的差异被解释为可变的大气逸出，可能由恒星高能辐射的变化或恒星风与行星之间的相互作用引起。2025年没有氦气并不意味着大气消失；它意味着产生这一特定谱线的亚稳态氦种群可能随时间显著变化。需要额外的凌星来确定信号出现的频率及其变化强度。
同一观测运行还覆盖了LHS 1140 c，一颗更小的行星，轨道更靠近恒星，并接收到大约五倍于地球的辐射。在这个内侧世界周围未检测到相应的氦吸收。这种对比与预期一致，即受辐射更强的行星已损失了大部分或全部大气层，而更凉爽、更巨大的LHS 1140 b则能够保留一个大气层。更一般地说，这一结果提供了观测证据，即至少一些围绕红矮星的岩石或主要为岩石的行星尽管长期暴露于恒星X射线和紫外辐射，仍能保留大气层。这一直是一个主要未解决的问题，因为围绕活跃M型矮星检查的许多小行星似乎无大气或拥有太薄而无法检测的大气层。
这一探测尚未揭示下层大气由何组成。逸出的上层似乎富含氦气而贫氢，但较重的气体如氮气、二氧化碳和水蒸气可能仍被困在更深处。先前的JWST观测已排除了一个大型、清晰的氢主导包层，并发现了与富氮大气瑞利散射一致的初步、低显著性证据。这些数据无法确凿地区分一个致密的高分子量大气与一个几乎无气的行星。新氦探测现在使无气解释的可能性大大降低，尽管它仍未确定下层大气的表面压力、气候或化学组成。
LHS 1140 b的质量和半径还表明，它比一个完全干燥、地球成分的行星密度更低。一个可能性是一个主要为岩石的世界，周围环绕着大量大气层；另一个是富含水的行星，按质量计可能含有9%至19%的水，远超地球。因为该行星凉爽，大气模型预测，一个强烈的冷阱可能在水蒸气到达紫外辐射可将其分解并允许氢逸出的高度之前，在下层大气中冷凝它。如果LHS 1140 b形成时拥有大量水库，它因此可能保留了其中的大部分。然而，尚未探测到海洋，将该行星描述为海洋世界的说法仍依赖模型而非观测确立。
该行星很可能也潮汐锁定，一个半球永久面向其恒星。它是否能维持液态水将取决于大气压力和环流是否足以将热量从照明侧运输到夜侧。未来的JWST观测将试图搜索下层大气分子，特别是二氧化碳，并更精确地约束温度结构和整体组成。即使检测到化学异常气体，也需要相当谨慎：没有哪种大气分子本身能证明生命的存在，而无需对行星地质、恒星环境和可能的非生物化学有详细理解。
在我看来，核心结果并非天文学家们发现了一个第二个地球或一个有生命的星球，因为两者均无支持。真正的进步是方法论和物理上的：高空逸出的氦气可以揭示一个通过地表附近分子极难探测的大气层。LHS 1140 b现在似乎是第一个明确的例子，即一颗温带、主要为岩石的系外行星在数十亿年中保留了大气层。这使其从一个有趣的宜居带候选者转变为研究红矮星周围大气如何存活、演化和可能维持液态水的最有价值的附近实验室之一。承包笑点碎碎念
