一个微型太阳系的发现及其意义

王家骥

中国科学院上海天文台，上海 200030

一个微型太阳系的发现及其意义

王家骥†

中国科学院上海天文台，上海 200030

距太阳仅39光年外有7颗类似地球大小的行星，它们正围绕一颗质量只有太阳质量8%的恒星运转。这些行星的轨道和木星的4颗伽利略卫星的轨道差不多大，围绕恒星转动的周期只有一天半到十二多天。它们都很可能是石质行星，有可能存在液态水和大气，其表面至少有部分区域具有宜居条件。更多这样的行星正在被发现，它们和上述行星在韦布太空望远镜发射并投入科学观测运行后，将成为其优先观测目标。那时，就可以对这些行星是否存在大气以及如果的确存在大气的话对其大气成分得出结论，极有可能因此发现在某一颗或者几颗太阳系外的行星上确实有生物存在的迹象。

太阳系外的行星；凌星；类地行星；宜居带；外星生命

1 太阳系外行星搜索的主要方法

自从20多年前，人类首次在太阳系外发现了围绕别的恒星转动的行星以来，对这些行星的观测已经取得了重要的进展。到目前为止，已有数千颗这样的行星被发现。用于搜索系外行星的方法有很多种[1]，最常用的是两种，即视向速度方法和凌星方法。

采用视向速度方法检测太阳系外的行星，需要把相应恒星的光分解成光谱，测量其中的谱线是否有周期性的位移，也就是恒星的视向速度有无周期性变化。这种变化是由围绕这颗恒星转动的行星对恒星的引力造成的，但由于行星与恒星相比质量通常相差悬殊，因此恒星的视向速度的变化幅度一般很小。只有行星的质量足够大，轨道周期足够短(也就是离恒星足够近)，恒星的质量足够小，恒星视向速度的这种变化才有可能被检测出来，既使如此仍需要分光系统产生的光谱有非常高的分辨率，通常要达到1 m/s的数量级。

要进行高分辨率的分光观测，光源在分光系统入射端必须有足够高的照度，因此，视向速度方法只能用于较亮的恒星。恒星的亮度与恒星的发光强度也就是光度成正比，与其离开我们的距离平方成反比。恒星的光度则主要与恒星的质量有关。处在青壮年时期的恒星，依靠在核心区域发生的氢聚变成氦的热核反应供能。在恒星的一生中，这一时期占了大部分时间，也比较稳定，被称为主序星阶段。主序星的光度，与质量的3～4次方成正比。

由此可知，大质量恒星能量的消耗远比小质量恒星快，因此，恒星的寿命也和恒星的质量有非常密切的关系。恒星的质量越大，寿命就越短，而且大质量恒星和小质量恒星的寿命相差非常悬殊。例如，太阳的寿命，是100多亿年，而10M⊙(M⊙表示太阳质量)的恒星，寿命就只有几千万年，相反太阳质量一半的恒星，寿命则可达上千亿年。按照地球上生物的进化史，如果恒星的寿命只有几亿年甚至更短，那么围绕它的行星上恐怕很难出现生物。只有在质量和太阳差不多或者更小的恒星周围的行星上，才会有足够的时间产生类似地球上的生物。

我们搜索太阳系外的行星，其目的除了要证明在绝大多数恒星周围都应该存在围绕它们转动的行星——这个宇宙中的普遍规律之外，更重要的是要寻找类似地球一样的行星，并且判明在这些行星上是不是也存在各种各样的生物，甚至也已经进化出了像人类这样的智慧生物。鉴于这样的目的，我们搜索的重点就应该放在质量和太阳差不多或者更小而且正处于主序星阶段的恒星上。显然，这些恒星的光度应该和太阳差不多，甚至低很多。这些低光度的恒星，被天文学家们称为“矮星”。

同一颗恒星，在望远镜焦面上产生的照度与望远镜的有效口径成正比。因此，除了那些离太阳很近的恒星以外，要对一些光度很低的恒星作高分辨率的分光观测，那这些恒星的距离就不能太远，而且望远镜的口径也必须足够大。然而，现在国际上一些大口径望远镜，有很多别的同样具有重要研究意义的天体需要观测，能够用来对太阳系外的行星进行搜索的时间是非常有限的。

采用凌星方法测量的是行星在它所围绕的恒星前方(相对于观测)通过时，由于掩食而造成的恒星亮度的暂时下降。当然，这种下降的幅度也是非常小的，通常不到恒星亮度的百分之一，对于类似地球大小的行星，甚至只有万分之几。这就要求观测所用的测光仪器具有很高的灵敏度，并且观测结果具有很高的信噪比。美国的开普勒太空望远镜，就是一架专门采用这种方法搜索太阳系外行星的望远镜，之所以被发射到太空中去观测，就是为了消除地球大气造成的噪声。至今，这架望远镜已经确认了2000多颗行星，而有待进一步确认的行星则更多。

开普勒太空望远镜的成功，使得欧洲南方天文台在位于智利的拉西拉天文台安装了一架专门用于用凌星方法搜索太阳系外行星的望远镜。这架望远镜的口径只有0.6 m，造价相对低廉，它被称为“凌星行星和星子小望远镜”(TRAPPIST)。它的观测操作和数据传送完全机器人化，在每一个晴夜可以按照预设的指令不间断地自动进行观测，用7种不同的可见光和近红外光波段对目标恒星进行高精度测光[2]。

2 TRAPPIST-1行星系统的发现

TRAPPIST与现在国际上口径最大的望远镜相比，是一架很小的望远镜。它的优点在于投资小、制造快，可以专用于特定的观测项目。事实上，这架望远镜就是为一项名为“超冷矮星凌星巡天”的观测计划建造的。

处在主序星阶段的恒星，它的质量不但决定了其光度的高低，而且还决定了其表面有效温度的高低。质量越小的恒星，表面有效温度就越低。表面有效温度很低的恒星，发出的光偏红，因此被称为红矮星。所谓“超冷矮星”，是指表面有效温度低于2700 K的恒星和类似恒星的天体。这些天体的质量小于1/10M⊙，在红矮星里面也是属于质量最小的，有的甚至还称不上真正的恒星，只能称为“类似恒星的天体”(不过在很多情况下为简单起见还是被统称为恒星)。后一类天体的质量小于8%M⊙(或者说约木星质量的80倍)，这些天体由于质量太小，中心处由于物质引力产生的压强和温度不足以维持稳定的氢聚变成氦的热核反应，主要只是依靠把引力势能转化成热能来发出微弱的暗红色光，因此被称为“褐矮星”。据估计，在太阳附近的恒星和类似恒星的天体中，这样的超冷矮星约占15%。

TRAPPIST为什么要以这样的一些天体作为搜索太阳系外的行星的目标呢？首先，这些恒星都是光度很低的天体，直径和类地行星相差不大，因此在围绕这类恒星运行的地球大小的行星发生凌星时，恒星亮度的相对下降可以达到或者接近1%，也就可以被地面上的这样一架小望远镜检测到，并且具有足够的信噪比。

其次，是这些恒星的寿命都很长，远远超过太阳，因此在这些恒星周围的行星中，只要行星处在宜居带内且其表面拥有适宜的空气、水等条件，就能有足够的时间像地球一样进化出各种生物，甚至像人类一样的智慧生物。而且，这些低光度的恒星离地球相对比较近，未来人类也许可以通过航天飞行去那里进行无人甚至载人的实地探测，一些人幻想中的向那里移民也似乎有一点实现的可能。

TRAPPIST对恒星TRAPPIST-1的观测，自2015年9月17日到12月28日，用了62个夜晚共计245 h[3]。TRAPPIST-1不是一颗新发现的恒星，2003年发布的《2微米全天巡天星表》中，记载了这颗恒星名称为2MASS J23062928—0502285，位于宝瓶座内，离太阳39光年，在目视光波段亮度将近19星等，但在红外光波段为14星等甚至更亮。它的光度只有太阳的约万分之五，质量约为8%M⊙，内部刚好可以有稳定的热核反应，表面有效温度为2550 K，半径约为1/10R⊙(R⊙表示太阳半径)，自转周期1.4 d，年龄超过5亿年。与太阳系内的木星相比，这颗超冷矮星的质量约为木星的84倍，而两者的直径很接近(图1)，木星的自转周期则为0.4 d。

2016年5月，实施TRAPPIST观测项目的比利时列日大学的吉隆(Gillon)及其合作者在他们的论文中报告，检测到了3颗围绕TRAPPIST-1运行的地球大小的行星[3]。按照惯例太阳系外行星使用它们所围绕恒星的名称命名，在其之后附加小写的拉丁字母，从b开始顺次命名(字母a不使用，暗含着a就是这颗恒星本身)，因此这三颗行星分别被称为TRAPPIST-1b、TRAPPIST-1c和TRAPPIST-1d。检测到这些行星的凌星信号共有11次，变幅接近1%。

图1 TRAPPIST-1行星系统 [4] (图中绘出了围绕超冷矮星TRAPPIST-1运转的7颗地球大小的行星，按测量得到的绕转周期排列，并与木星的4颗伽利略卫星绕木星和太阳系内层的4颗行星绕太阳的周期作比较，其中所有天体的大小近似地按比例绘制)

吉隆等在这篇论文中还报告了用位于智利的欧洲南方天文台8 m口径甚大望远镜(VLT)、位于夏威夷的3.8 m英国红外望远镜(UKIRT)和位于印度的喜马拉雅钱德拉2 m望远镜(HCT)做的后继观测。他们把这些数据和用TRAPPIST获得的数据合在一起，定出TRAPPIST-1b和TRAPPIST-1c绕TRAPPIST-1转动的周期分别为1.51 d和2.42 d。TRAPPIST-1d由于观测数据不连续，其周期有 11 个可能的数值，从4.5～72.8 d，甚至不能排除被认为是它造成的两次凌星有可能是由两颗不同的行星产生的。

TRAPPIST-1d检测结果的不确定使得吉隆等人后来又对它的观测数据重新进行了更仔细的分析，他们发现，2015年12月11日发生的那次凌星原来以为仅是TRAPPIST-1c与TRAPPIST-1d两颗行星差不多同时发生凌星，但实际上是3颗行星几乎同时发生凌星。也就是说，原来被误认为是TRAPPIST-1d的凌星，实际上是另外两颗行星TRAPPIST-1e和TRAPPIST-1f同时发生的凌星(图2)。因此，2015年9月29日观测到的TRAPPIST-1d凌星就只是一个孤例，它的绕转周期也就无从测定，原来认为的11个可能的数值，现在看来应该全都是不正确的。

图2 TRAPPIST-1c、TRAPPIST-1e和TRAPPIST-1f三颗行星在2015年12月11日的凌星[5] (上方是这次凌星的光变曲线，黑点表示由甚大望远镜的图像提取的测光数据，垂直的短线段是相应的形式标准误差，红线表示最佳拟合模型；下方是根据最佳拟合模型推测的在三个不同时间三颗行星相对于恒星圆面的位置，红色表示TRAPPIST-1c，黄色表示TRAPPIST-1e，绿色表示TRAPPIST-1f，相应颜色的直线表示对应的行星轨道平面)

上述新的发现，促使吉隆等人在2016年接着对TRAPPIST-1进行观测，使用的望远镜有斯皮策太空望远镜、位于智利的TRAPPIST、位于摩洛哥的一架新TRAPPIST(它被称为北TRAPPIST，而位于智利的那一架也就被称为南TRAPPIST)、位于夏威夷的UKIRT、位于西班牙拉帕尔马的4 m口径的威廉•赫歇尔望远镜和利物浦的2 m口径望远镜、南非天文台的口径1 m的望远镜。尤其是从9月19日到10月10日，用斯皮策太空望远镜在波长4.5 μm处和地面望远镜协同对这颗恒星进行了几乎连续的监测(图3)。

吉隆等人[5]在2017年2月再次发表论文，报告了他们新的观测结果，认为在TRAPPIST-1周围至少有7颗行星。 根据这些观测结果确定了TRAPPIST-1d、TRAPPIST-1e、TRAPPIST-1f和TRAPPIST-1g的绕转周期，分别为4.04 d、6.06 d、8.1 d和12.3 d。位于最外层的行星TRAPPIST-1h，由于只有一次凌星的观测结果，绕转周期尚无法确定。

图3 斯皮策太空望远镜从2016年9月19日起至2016年10月10日对TRAPPIST-1行星系统凌星的观测数据[5] (在每幅图中的上方，暗黑色的点代表用斯皮策太空望远镜对恒星进行接近连续的观测得到的测光结果，而浅灰色的点代表在斯皮策太空望远镜观测的间断处用地面的望远镜采集的测量结果，下方彩色的菱形显示相应行星凌星的时间，不同颜色所表示的行星在上图的右上角标明)

吉隆等在2017年2月的论文中报告，他们用一种自适应的马尔可夫链蒙特卡洛方法，对所有凌星的光变曲线进行了逐个分析，测量它们的深度、持续时间和定时，并对除了位于这个行星系统最外侧TRAPPIST-1h外的其余6颗行星得出凌星时刻。这些时刻与按它们的绕转周期推测的数值相比，变化幅度从几十秒到超过30 min，表明这些行星之间有显著的引力相互作用，并对它们围绕恒星的转动造成了不同程度的摄动。

由于斯皮策太空望远镜观测的凌星数据总的来说具有较高的精密度，于是他们对这些数据进行了整体性的马尔科夫链蒙特卡洛分析，确定7颗行星的轨道和物理参数。他们根据n体动力学模拟的结果假定，所有的行星均具有圆形轨道。为了考虑行星与行星之间的相互作用，把6颗位于内侧的行星凌星时刻变化作为自由参数。

再进一步，吉隆等人把如上分析得到的结果用来研究凌星时刻的变化本身。他们作了一系列解析的和数值的n体积分，得出了6颗位于内侧行星的初步质量估计以及其轨道偏心率。所得结果表明，行星b、c、e、f和g的大小与地球类似，而行星d和h的大小则介于火星(半径约为地球的一半)和地球之间。根据初步的质量密度估计，大体上可以判断这些行星均是石质行星，但仅仅根据这些只能判定TRAPPIST-1f可能有冰和大气。

根据吉隆等人得到的这些初步结果，该行星系统看上去竟然与木星的4颗伽利略卫星和木星之间的构形非常相像(图1)。而且，这个行星系统中位于内侧的6颗行星加在一起的质量是它们所围绕的恒星质量的万分之二，这和木星的4颗伽利略卫星和木星的质量比也相同。另外，这些行星的轨道倾角非常接近90°，即它们的轨道平面几乎是以侧面对着我们，并且像伽利略卫星一样具有共面性，即其轨道几乎在同一平面内(图4)。

图4 TRAPPIST-1行星系统七颗行星轨道的示意图[5](代表每颗行星的颜色与图3相同，灰色的圆环和两条虚线表示恒星周围可以在一颗类似地球的行星上表面存在丰富的、长期的液态水(即海洋)的区域，即宜居带，图中行星的相对位置则对应于吉隆等人第一次检测到这颗恒星上由TRAPPIST-1c产生的凌星时刻，观察者位于图的右侧，1AU表示日地平均距离)

这个行星系统与木星的伽利略卫星系统之间的相似性，也许意味着两者有类似的形成机制。这些行星，最初应该是在围绕着中央的初生恒星转动的气体和尘埃盘中，通过一些被称为星子的粒子和团块相互撞击和合并生成的。它们的形成地点最初应该比现在更靠外侧，然后由于中央恒星对盘内物质的引力吸积作用，向内迁移到了现在的位置。这些行星的成分应该是它们最初形成的区域的反映，因此这些行星都应该富含挥发物(例如水和大气)，就像对TRAPPIST-1f初步判明的那样。

3 发现TRAPPIST-1行星系统的意义

在一颗离我们相对来说很近的超冷矮星周围，竟然有着7颗表面可能存在液态水的和地球大小差不多的行星。如果这样的情况在行星系统中很常见，那么在我们的银河系中就可能到处有类似地球的行星。

在银河系中，大多数恒星的质量比太阳小。例如，根据太阳附近几十光年内的统计结果，质量在8%M⊙～M⊙范围内的恒星数量是质量在M⊙～80M⊙范围内恒星数量的13倍。因此，吉隆等人的发现的一个重要意义，就是进一步表明，类似地球这样大小的行星在银河系中应该是很多的，在一些质量类似太阳或者更小的恒星周围应该普遍存在。

这样的行星，它们的轨道平面与我们观测它们时视线的夹角应该是随机分布的，因此，能够被观测到凌星现象的——仅仅从几何的角度考虑——也只是极少数。正如荷兰莱顿大学的斯奈伦(Snellen)[4]在他的短评中所说：“对于每一颗已发现的凌星行星，应该有多得多的类似行星(20～100 倍)，从地球上看，决不会在它们所环绕的恒星面前通过。当然，这些研究人员可能很幸运，可是在一个如此小的样本中发现7颗地球大小的凌星行星，这意味着拥有4颗地球大小(甚至比地球还小)的行星的太阳系可能并没有什么不寻常的。”

在过去的二十来年中，人们发现的太阳系外行星，虽然数量已经不少，可是，从这些行星的质量分布来说，几乎都比地球大，很多甚至比木星的质量还大[1]；从而似乎造成了一种错觉，类似太阳系这样的情况，质量类似地球或者比地球小的行星，反而倒是很罕见的；并因此得出，能够像地球一样存在多种多样的生物甚至智慧生物的行星，在银河系中似乎是绝无仅有的，至少可以说极其罕见。

吉隆等人的发现，破除了上述的错觉，尽管仅仅根据他们的发现，还无法断定那个行星系中是否在某颗行星上一定会有类似地球这样的生物圈，是否已经或者将会进化出与人类相似的智慧生物，甚至无法断定在这些行星上是否有液态水和适合生物生存的大气。为此，尚需要开展进一步的观测和研究。

据吉隆等人对观测结果的分析，在TRAPPIST-1星系已发现的7颗行星上，具有足够低的平衡温度，使得它们的表面可能存在液态水。同时也指出，“鉴于它们的轨道离恒星很近，这些行星很可能已被潮汐锁定——也就是说，它们的自转，已经通过与其所围绕恒星的潮汐相互作用，达到绕转同步。”[3]

如果这些行星的自转确实如此，那么尽管这些行星有多颗处于TRAPPIST-1的宜居带内，但它们恒定地朝向恒星的一面，很大一片区域的表面温度无疑会过高，而恒定地背对着恒星的一面，表面温度则会过低。也许会有一些宜居的区域出现在行星表面的明暗界限附近，更进一步，大气和海水的流动也有可能会使得宜居区域进一步扩大一些，甚至在它们的黑夜一侧也出现宜居区。另外，这样的潮汐锁定，使得那些处在TRAPPIST-1的宜居带外的行星，在表面的某些区域也有可能存在宜居条件。然而这都是推测，需要对这些行星进行更详尽细致的研究才能最终判明。

吉隆等人[3]指出：“这些行星的大气特性及其宜居性，将取决于一些未知的因素。这些因素包括行星的成分、形成和动力学历史(迁移和潮汐)、恒星的极紫外光流量过去的演化和现有水平(在过去，或许甚至现在，很有可能足够强大，以致明显地改变行星的大气成分)，以及过去和现在大气补充机制(陨星撞击和火山活动)的幅度。幸运的是，TRAPPIST-1 的行星特别适合于对其大气特性作详细研究——特别是通过透射光谱，因为凌星信号与它们所绕转的恒星的半径平方成反比，而后者对于 TRAPPIST-1 而言只有太阳半径的 12% 。”

吉隆等[3]展望了未来的工作：“哈勃太空望远镜获得的数据将为这些行星大气的延伸范围和成分提供初步的认识。 下一代的天文观测设备则会为更深入地了解它们的大气特性进行探索。特别是，由韦布太空望远镜获得的数据，应该会对大气温度，一些具有强大吸收带分子的丰度，包括一些可能的生物标志物，例如水、二氧化碳、甲烷和臭氧，得出强有力的测定结果。”

斯奈伦[4]在他的短评中也说：“吉隆等人很快将加紧他们在太阳的邻居中搜索围绕那些最小的恒星转动的行星，这个项目称为SPECULOOS(与超冷恒星交食的宜居行星搜索)，它将使用4架位于地面的1 m望远镜，并把这些研究人员的恒星样本增加到了原来的10倍。此外，美国航空航天局计划发射TESS(系外行星凌星巡天卫星)，这是一架太空望远镜，将用两年的时间确定天空中超过200000颗最亮的恒星周围的行星，其中包括约10000颗矮星。虽然TESS监测的恒星将不像TRAPPIST-1那样小，但是在太空中获得的高精度观测结果将对较弱的测光信号起补充作用，以便能准确地查明这类恒星周围地球大小行星的颗数。”

斯奈伦还谈到了韦布太空望远镜将能发挥的重要作用，他说：“令人兴奋的是，我们可能很快就会查明，在围绕TRAPPIST-1转动的7颗姐妹行星上，状况可能会是什么样。定于2018年发射的韦布太空望远镜，将能检测这些行星的大气成分和来自它们的热辐射，分别推测它们的化学组成和气候。”

关于太阳系外行星的新发现消息正在不断传来。2017年4月，英国基尔大学的索思沃思(Southworth)及其合作者[6]发表论文报告了他们对另一颗太阳系外的行星GJ 1132b的观测结果。这颗行星所围绕的恒星GJ 1132是一颗红矮星，也离我们约39光年，位于完全不同方向上的船帆座内。他们使用欧洲南方天文台和德国马克斯•普朗克学会位于智利拉西拉天文台的一架2.2 m望远镜对这颗行星的9次凌星进行7种波长同时观测。

他们的观测结果得出，这颗行星的半径，对所有波段的结果取平均，为(1.43±0.16)R⊕(R⊕表示地球半径)，而恒星的半径为(0.255±0.023)R⊙。他们发现，有两个波段观测到的行星半径比别的波段观测到的大，其中一个波段的半径增大的幅度比标准误差大了4倍 ，从而强有力地证明已经检测到了大气。他们据此定出行星的“表面半径”约为 1.375R地，认为在此表面上覆盖着一层大气，而且不透明度很高，很可能是由水和(或)甲烷组成，或者还有迄今未被考虑的原因造成的不透明度。但由于这颗行星比地球热得多，它可能是一个带有热蒸气大气层的“水世界”。

然后更近一些，美国哈佛-史密森天体物理中心的迪特曼(Dittmann)等[7]，又报告了一颗太阳系外的行星LHS 1140b的观测结果。这颗行星所围绕的恒星LHS 1140很巧离我们也是约39光年，但位于鲸鱼座内，也是一颗红矮星。他们的观测结果给出这颗行星的半径为1.4R⊕，质量是6.6M⊕(M⊕表示地球质量)，因此也应该是石质行星。它所接受到来自恒星的辐照为地球所接受到太阳辐照的46%，应该是处在能够拥有液态水的宜居带内。

可以相信，这些太阳系外的行星，在韦布太空望远镜发射并投入科学观测运行后，都将成为它的优先观测目标。那时，就可以对这些行星上究竟是否存在大气以及如果存在其大气的具体成分得出最终的结论。很可能，我们就可以由此发现在某一颗或者几颗太阳系外的行星上确实有生物存在的迹象。或许，我们在宇宙中确实并不孤独。

(2017年4月24日收稿)■

[1] 王家骥. 寻找太阳系外的宜居行星[J]. 自然杂志, 2014, 36: 105-115.

[2] GILLON M, JEHIN E, MAGAIN P, et al. TRAPPIST: a robotic telescope dedicated to the study of planetary systems [J]. EPJ Web Conference, 2011, 11(2): 06002.

[3] GILLON M, JEHIN E, LEDERER S M, et al. Temperate Earth-sized planets transiting a nearby ultracool dwarf star [J]. Nature, 2016, 533:221-224.

[4] SNELLEN I A G. Earth’s seven sisters [J]. Nature, 2017, 542: 421-423.

[5] GILLON M, TRIAUD A H, DEMORY B O, et al. Seven temperate terrestrial planets around the nearby ultracool dwarf star TRAPPIST-1[J]. Nature, 2017, 542: 456-460.

[6] SOUTHWORTH J, MANCINI L, MADHUSUDHAN N, et al.Detection of the atmosphere of the 1.6 M⊕exoplanet GJ 1132 b [J].The Astronomical Journal, 2017, 153: 191.

[7] DITTMANN J A, IRWIN J M, CHARBONNEAU D, et al. A temperate rocky super-Earth transiting a nearby cool star [J]. Nature,2017, 544: 333-336.

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Finding of a mini-solar system and its implications

WANG Jiaji
Shanghai Astronomical Observatory, Chinese Academy of Sciences, Shanghai 200030, China

Just 39 lightyears from the sun, 7 earth-sized planets are orbiting a star whose mass is only about eight percent of that of the Sun. The orbits of these planets are only about as large as those of Jupiter’s Galilean moons, and the periods of orbiting around the star are only one and a half days to about twelve days. They are likely to be rocky planets, which may have liquid waters and atmospheres and have habitable conditions in at least some areas on their surfaces. More such planets are being found, which will be the preferred targets of scienti fi c observations after the operation of the James Webb Space Telescope that will be launched. At that time, it is possible to draw the conclusions on whether these planets have atmospheres and what compositions the atmospheres made up of if they do exist. It is quite possible that we can fi nd out life signatures on one or a few extrasolar planets.

exoplanet, transit, terrestrial planet, habitable zone, extraterrestrial life

10.3969/j.issn.0253-9608.2017.05.007

†通信作者，E-mail:wangjj586@163.com

(编辑：温文)