在宝瓶座中，一颗肉眼看不见的恒星可能正在改变历史。TRAPPIST-1 星系是七颗神秘行星的家园——每颗行星的大小都与我们自己的地球相仿——被一些人视为天文学界在银河系中寻找生命的皇冠上的明珠。TRAPPIST-1 星系有不止一颗，而是三颗行星在所谓的宜居带中运行，那里水可以流动，生命可以繁荣，它是人类追寻一生中最伟大发现的最佳和最光明的机会之一。
不仅科学岌岌可危：我们在这些世界上发现或未发现的东西将永远塑造科学。
TRAPPIST-1 星系的与众不同之处在于其惊人的普遍性。这个星系的中心是一颗名为红矮星的小而暗淡的恒星。红矮星的质量介于我们太阳质量的 8% 到 57% 之间，它们悄然构成了银河系中恒星总数的惊人的73%，并且据推测每颗恒星至少拥有三颗行星。自然而然地，这引起了那些研究宇宙生命的人——天体生物学家——的好奇心。外星生命能在这些小型红色太阳周围繁荣发展吗？
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这种可能性让哲学家感到兴奋，但更让天文学家兴奋：围绕红矮星的行星比围绕任何其他类型的恒星的行星都更容易被发现。事实上，TRAPPIST-1 星系是在 2016 年用一台直径仅两英尺的望远镜发现的。由于这颗恒星即使按照红矮星的标准也很小，因此其地球大小的行星很容易突出；当它们穿过或凌星时，它们会阻挡大约百分之零点五的总光输出。相比之下，当地球从太阳前方经过时，地球仅阻挡了我们大得多的太阳光线的 0.01%。就可探测性而言，红矮星似乎是明显的赢家，在445 个红矮星系统（我询问了 NASA 系外行星档案的维护科学家 Jessie Christensen 最新的计数结果），TRAPPIST-1 星系是凌星现象最明亮的星系之一，使其成为天体生物学最受欢迎的目标。
但红矮星也有阴暗面。它们不仅仅是我们行为良好的太阳的较小、较红的版本；它们是剧烈、活跃的极端辐射源。虽然地球大约每 25 年 经历一次被称为日冕物质抛射 (CME) 的剧烈太阳爆发，但围绕 TRAPPIST-1 星系运行的行星每周都会经历这种爆发。而且宿主恒星越大，CME 就越强大。如果行星没有强大的磁场来保护它，CME 可能会剥离其大气层，直到它变成贫瘠、不适宜居住的岩石。
此外，红矮星在诞生时是炽热的，并且会随着时间的推移而冷却。这意味着行星的水资源可能在有机会在宜居带安顿下来之前就被煮沸，或者行星可能在开始生命时是宜居的，然后才被冻结。最后，红矮星行星离它们的恒星非常近，当太空中的两个物体靠得很近地绕轨道运行时，其中一个最终会面对另一个——就像月球的同一面始终朝向地球一样。就 TRAPPIST-1 星系的行星而言，这意味着一个半球可能会经历永恒的白天，而另一个半球则会经历永恒的夜晚：这可能不是生命演化的理想条件。
尽管如此，许多天体生物学家仍然坚信生命的适应性和持久性。毕竟，我们只是地球上的一个数据点，也许在 TRAPPIST-1 星系和其他地方，顽强的生物已经适应了极端条件。因此，问题仍然存在：红矮星是让我们的银河系成为郁郁葱葱、充满活力的花园，还是稀疏的沙漠？
为了回答这个问题，科学家们已经征用了 NASA 的旗舰太空望远镜，JWST。JWST 携带着各种相机和仪器，称为光谱仪，并且与哈勃太空望远镜不同，它几乎完全在红外线下观察。这对于像 TRAPPIST-1 这样的红矮星系统尤其有用，因为红外线实际上是它们最亮的地方。天文学家有一种特别聪明的方法可以使用 JWST 研究 TRAPPIST-1 星系的行星：他们等待行星穿过恒星后面，并使用相机来判断在此期间有多少光线丢失。丢失的光线告诉他们行星表面反射的方式。没有大气层的行星以非常可预测的方式反射；任何偏离这种模式的现象都表明可能存在大气层。
TRAPPIST-1 星系的行星有大气层吗？这是天文学家在 JWST 的首次观测运行（称为周期 1）中决心确定的。一个团队使用红外相机来检查最内层的行星 TRAPPIST-1b。他们得出结论，它没有大气层——类似于我们太阳系中的水星。另外两个团队测量了下一个行星 TRAPPIST-1c。TRAPPIST-1c 也太热，无法位于宜居带，并且据推测拥有像金星一样浓厚的二氧化碳云。但这些团队报告了相同的发现：TRAPPIST-1c 也没有明显的大气层。周期 2 于今年 7 月开始，目前正在进行中，JWST 将重新访问这些行星。
对更多数据的需求显而易见。TRAPPIST-1 星系的三颗潜在宜居行星 e、f 和 g 尚未被探索。部分原因是后勤：行星的轨道越远，在一个观测周期内它将发生的凌星现象就越少。此外，这些外部行星更冷，如果它们拥有大气层，则需要明显更多的时间和不同的仪器来测量它们。尽管如此，获得的知识——无论结果如何——都将是宝贵的。如果 TRAPPIST-1 星系被证明是一片贫瘠的荒地，天体生物学将能够将精力重新集中在有希望的类太阳恒星上，将宝贵的资源重新分配到最需要的地方。但即使有一丝生命迹象存在，也必须大力追求：一个新的号召，去发现和研究那些充满我们星系和我们想象力的世界。
全面勘测 TRAPPIST-1 星系将需要一项专注的、多年的活动，但这必须完成。它不仅对科学，而且对整个人类的重要性都再怎么强调也不为过。几乎占银河系恒星总数四分之三的恒星周围存在生命的可能性实在太大了，不容忽视。探索在召唤，只要我们足够大胆去回应。
这是一篇观点和分析文章，作者或多位作者表达的观点不一定代表《大众科学》的观点。