天文学家最近首次在系外行星大气中检测到二氧化碳。为了纪念这一事件，裸体科学解释了科学家如何确定行星的组成，这些行星如此遥远，以至于它们甚至无法通过望远镜看到！

天文学家知道五千多颗行星，而这很可能是沧海一粟。是否发现系外行星取决于许多因素：行星的大小、到它的距离、围绕当地太阳公转的周期、太空轨道的方向。而且对于每一项，限制都非常严格。由于在这种情况下观察者设法发现了数千个遥远的世界，银河系中的行星总数应该与恒星的数量相当：数千亿。

其中一些世界类似于地球并且可能适合居住。其他的更像木星或海王星，显然没有生命。有些系外行星非常热，以至于铁在那里分解成原子，还有冰冷的。天文学家对所有这些都感兴趣，现在我们将解释原因。

有句话说：不懂一门外语的人，对自己的母语一无所知。更准确地说，在一种语言中，很难判断一种语言是什么。毕竟，语言本身是所有语言的共同点，而且差异很大。例如，针对语有46个案例，巴拉萨那语有137个性别。另一个例子：在楚科奇语或阿兹台克语中，句子通常由两个词组成——主语和一个非常非常长的谓语，短语的全部内容（“老人没有钓鱼”）都被挤进去了。任何声称理解语言发展普遍规律的理论都必须解释所有这些我们耳中陌生的例子是如何产生的。他们的名单可以持续很长时间。一个只熟悉俄语或英语的潜在语言学家难道不是几乎没有机会创造这样一个理论吗？

与此同时，行星和行星系统的专家在很长一段时间内一直担任这样的语言学家。他们只知道一个系统——太阳系，不知道热木星或超级地球。当系外行星时代开始时，新的观测事实的流动使理论家感到困惑。

但在解释事实之前，必须收集它们。系外行星的一些参数（例如，围绕恒星公转的周期）很容易确定。但是其他的，包括组成，要复杂得多。您无法在几光年外发送带有采样器的探针。此外，即使使用望远镜，您也无法看到遥远的行星（至少使用光学望远镜）。天文学家如何弄清楚系外行星是由什么组成的？

由于从它们反射的太阳光，我们看到了太阳系的天体。对于系外行星，这个数字不起作用。在距离望远镜这么远的地方，行星和它的恒星几乎合二为一，微弱的反射光淹没在发光体的光线中。有时可以在红外线中看到系外行星（它发出的这些射线比反射光多得多），然后是巨大而热的。在数千颗已发现的行星中，有几十颗的红外图像。

基本上，系外行星是用凌日法和径向速度法发现的，裸眼科学对此进行了详细讨论。第一个允许您测量行星的直径，第二个-质量。

确定组成已经是事情了。无论我们对行星系统形成的了解有多么狭隘，都很难想象有木星大小的硅酸盐世界或地球质量的气体世界。如果只是因为原行星盘中的第一个硅酸盐几乎没有足够的硅酸盐，而第二个将不稳定：这么小的气体质量不会被其自身的引力所持有。

但除了极端选项外，还有中间选项，例如超级地球和迷你海王星。有一次，它们对观察者来说是一个惊喜：太阳系中没有这样的物体。比地球大2-4倍的行星是由什么构成的？可能来自一个小的岩石核心、水、甲烷和氮。或者可能来自一个更大的核心，包裹在氢和氦中。至少这些模型允许这两种选择。很可能两者都发生在自然界中。“我蒙蔽了你的眼睛，”宇宙可以对这样一个星球说。

在阅读有关海洋世界的新闻时，重要的是要了解大多数情况下没有直接证据表明那里存在水。天文学家是这样想的：“是的，从大小和质量来看，这颗行星主要由水之类的东西组成。而且由于H 2 O是宇宙中最常见的化合物之一，这种未知成分很可能是水。”

最好同时知道系外行星的质量和半径。然后你至少可以计算出它的平均密度。然而，这种情况非常罕见，以至于欧洲航天局专门将基奥普斯望远镜送入轨道以补救这种情况。他通过行星凌日的方法进行观察，这些行星之前是通过径向速度的方法发现的，以便增加已知质量的直径。

例如，著名的特拉普派-1系统的七颗行星的平均密度已被测量。它们的大小都与地球相似，其中三个位于宜居带，即那里的温度允许液态水存在。

但是一颗行星的平均密度并不能提供太多关于其组成的信息。仍然可以使用重岩石、冰、液体和气体的质量分数，并且无需谈论它们的确切化学成分。

例如，行星特拉普派-1e的平均密度高于地球。这是什么意思？也许没有大气和水圈，所以系外行星的整个质量都落在了坚硬的岩石上。这将是非常可悲的，因为就从恒星接收到的热量而言，与地球最相似的是这个特拉普派系统的世界。又或者是溪水潺潺，苹果树开花，只是特拉普派-1e有一个巨大的铁核，增加了密度。

当一颗行星从它的恒星和观察者之间经过时，恒星的光线会穿过它的大气层

如果使用凌日法观察系外行星，这意味着它会定期在太阳和我们的望远镜之间经过。然后恒星的光线穿过行星的大气层，穿过行星的大气层，微量的大气气体出现在恒星的光谱中。听起来很诱人，不是吗？然而，这种方法也有局限性。

首先，大气层不是整个星球。任何认为地球是76%的氮和23%的氧的人都会有些错误。

此外，从恒星光谱中提取行星大气的“指纹”是一项对数据质量要求极高的精细工作。能做到这一点的望远镜，恐怕都屈指可数。没有人会允许这类仪器每天观察行星：天文学家排队等待它的观测时间。以凌日法发现的数千颗行星中，只有几十颗以这种方式被探索过也就不足为奇了。

专门为“照亮”大气层而设计的爱丽儿轨道望远镜被要求纠正这种情况。它计划检查至少一千颗系外行星。但是，它的发布时间仅定于2029年。考虑到先进航天器的创造者经常没有按时完成，我们宁愿谈论2030年代。

该方法的另一个局限性：目前的望远镜只能让我们研究大型行星的大气。他们可以进入超级地球，尽管有困难，但火星、地球或金星大小的世界却不是。

最后，行星具有被云层覆盖得令人不快的特性，因此只有大气层的上层被“透视”，其成分与下层有很大的不同。诚然，有无云的世界。例如，KELT-9b，它的温度为4300°C，比银河系中的大多数恒星都要热。在其炎热的大气中，根本没有分子可以形成云。

当然，天文学家充分利用了这种运气。但也许光谱方法最重要的限制对它们起作用：并非所有物质在可见光中都有光谱线。结果，在从锂到铂的元素周期表的76种元素中，没有发现任何元素：镁、铁、钛、钠、铬、钪和钇。钙、钴和锶仍然受到怀疑，但作者不确定这些结果。

通过光谱法在系外行星上发现的元素和化合物的完整列表要丰富一些。值得添加氢和氦（然而，即使没有观测，也没有人怀疑宇宙中两种最常见的元素在系外行星上的存在），以及水和现在的二氧化碳。最后两种物质不再存在于光中，而是存在于红外线中。也许我们忘了提一些东西，但几乎没有。最近发射的詹姆斯韦伯望远镜能够探测到更多的化合物，包括甲烷，这是最简单的有机物质，然而，它还不能表明生命的存在。

还有另一种非常有趣的方式来研究系外行星的组成，然而，它已经被摧毁了。这是在白矮星大气层中寻找行星的残余物。裸眼科学已经讲过他了，我们就不再赘述了。

总结起来，我们可以说如下。确定系外行星化学成分的方法已经存在并且正在发挥作用。但它们并没有科学家希望得那么好。然而，几乎所有处于科学前沿的方法都可以这样说——这就是为什么它是最前沿的。