比海王星還小的小型氣態行星是我們銀河系中最常觀測到的系外行星。這些小型氣態行星常常被厚厚的霧霾籠罩，科學家一直以來對其上頭的環境瞭解不多。現在，透過詹姆斯韋伯太空望遠鏡觀測系外行星TOI-421b的研究，正在幫助科學家以過去不可能實現的方式瞭解這類亞海王星級系外行星。
圖說：藝術家所想像的熱亞海王星系外行星TOI-421b的外觀。來源：NASA、ESA、CSA、Dani Player（STScI）
亞海王星級系外行星的質量雖然比地球大上幾倍，但由於它們仍然比氣態巨行星小得多，而且通常比熱木星更冷，這使得它們比氣態巨行星更難觀測。直到他們被克卜勒望遠鏡發現之前，過去甚至沒有人認為這類天體會存在。在韋伯太空望遠鏡之前的光譜觀測研究顯示，大多數亞海王星級系外行星的大氣吸收譜線都呈現平坦、沒有特色的樣子。科學家們猜測這可能是因為其大氣中有濃厚的雲層或霧霾，讓母恆星的星光難以穿透其大氣層。
不過，這次韋伯望遠鏡所觀測的TOI-421b卻和其他亞海王星級系外行星不太一樣。科學家假設造成霧霾的原因是因為甲烷和星光之間的光化學反應造成，但這些反應得在華氏1070度以下（約攝氏576.7度）進行。而TOI-421b的溫度約為華氏1340度，正好高過門檻，科學家們也因此得以順利取得TOI-421b大氣的吸收光譜資料。
圖說：詹姆斯韋伯太空望遠鏡捕捉到的吸收光譜揭示TOI-421b大氣中的化學物質。來源：NASA、ESA、CSA、Joseph Olmsted（STScI）
分析結果顯示TOI-421b的大氣中有水蒸氣，以及微弱的一氧化碳和二氧化硫訊號，但沒有檢測出甲烷和二氧化碳等氣體。此外，資料顯示TOI-421b的大氣中存在大量的氫氣。團隊成員之一的馬裡蘭大學帕克分校首席研究員伊麗莎·肯普頓（Eliza Kempton）表示，他們以前以為亞海王星級系外行星的大氣含有較多重分子，但這項發現卻恰恰相反，顯示TOI-421b的演化過程可能與之前觀測到的較冷的亞海王星級系外行星不同。
TOI-421b除了比先前觀測到的其他亞海王星級系外行星更熱之外，還圍繞著一顆類似太陽的恆星執行。相較之下，迄今為止觀測到的大多數其他亞海王星級系外行星都圍繞著較小、較冷的紅矮星執行。研究人員希望能觀察更多熱的亞海王星級系外行星，以確定這是特殊個案還是一個新的行星型別，藉此深入瞭解亞海王星級系外行星的形成和演化過程。（編譯／王彥翔）
※ 本文由萌芽機器人自動轉貼自臺北市立天文科學教育館網站，原始上版日期為 2025/05/07 14:03:00，並有透過程式自動轉換字串，內容僅供參考，若有任何錯誤之處還請見諒！
關於臺北市立天文科學教育館：又被稱為台北市立天文館或台北天文館，座落於臺灣臺北市士林區的臺北科學藝術園區內，隸屬於臺北市政府教育局，創立於 1996 年 11 月 7 日，於 1997 年 7 月 20 日正式全面開放。其起源可追溯至臺灣的第一座天文教育機構，即「臺北市立天文台」。