艺术家对Epsilon Indi Ab星球的想象，水云覆盖其氨气主导的大气层。图片来源：E. C. Matthews，MPIA / T. Müller，HdA

马克斯‑普朗克天文学研究所团队在外行星 Epsilon Indi Ab 上发现水冰云，揭示现有外行星大气模型的局限性

由马克斯‑普朗克天文学研究所（MPIA）Elisabeth Matthews 博士领衔的研究团队，利用詹姆斯·韦伯太空望远镜（JWST）对外行星 Epsilon Indi Ab 进行的最新观测，首次在一颗类木星外行星的雾蒙蒙大气中发现了水冰云层。这一发现不仅为我们进一步理解外行星大气提供了重要线索，也凸显了目前多数大气模型在模拟云层时的不足。

外行星研究的长远目标是：在未来几十年内，探测并识别外行星上生命的迹象。过去的研究可以分为两个阶段：

1995‑2022 年：核心任务是利用间接方法发现更多外行星，获取它们的质量、直径或两者信息。

2022‑今：JWST 的投入使用使得我们能够获取大量外行星大气的高质量、细节丰富的光谱，研究团队开始系统性重建外行星大气的性质。

尽管这些成就距离直接探测生命迹象仍有一段距离，但每一步都为实现最终目标奠定基础。

Matthews 博士指出：“JWST 正在让我们得以细致研究类太阳系的行星。若我们是数光年外的“外星人”，并从远处观察太阳，JWST 将是第一台可以对木星进行详细观测的望远镜；若要对地球进行同样的细致研究，则需要更先进的仪器。”

虽然 JWST 的大气观测已取得突破，但对太阳系木星类外行星的直接研究仍然困难重重。迄今为止，用 JWST 观测到的大多数气态巨行星都比木星炽热得多——这与其大多数观测方法的前提（行星需要从地球视角经过宿主星前方）直接相关，近轨行星才更易被探测，从而使它们表面温度升高。

Matthews 及其团队采用了不同技术：利用 JWST 中红外仪器 MIRI 的 相控成像（coronagraph）对 Epsilon Indi Ab 进行直接成像，并通过 11.3 µm 的特殊滤光片观察，靠近 10.6 µm 的氨分子（NH₃）特征。与 2024 年 10.6 µm 的图像进行光度比较后，团队估算了氨的丰度，并进一步揭示了云层结构。

Epsilon Indi Ab 是环绕 Epsilon Indi A 星的第一颗被发现的外行星。它的质量约为木星的 7.6 倍，直径与木星相近。该星距我们所在星系约 4 倍木星与太阳距离，星体本身比太阳略小、略冷。Epsilon Indi Ab 的表面温度仅约 200–300 K（-70 °C 至 +20 °C），稍高于木星的 140 K，原因是其仍携带形成阶段的热量。未来数十亿年内，该行星将继续冷却，最终比木星更寒冷。

对木星而言，氨气和氨云是其上层大气中主要的组成部分。考虑到 Epsilon Indi Ab 的大气特性，研究团队原本预期其氨含量相当甚至更高，然而光度比较显示氨丰度略低于预期。

Matthews 及其同事推测，厚重但局部不均匀的水冰云 可能掩盖了部分氨气的信号。这种云层类似于地球高空的卷云，出乎意料地复杂。大多数现有的外行星大气模型忽略了云层的影响，导致在解释观测数据时出现偏差。James Mang（德克萨斯大学奥斯汀分校）合著者表示：“这正是我们需要改进的地方，也是 JWST 带来的巨大机遇。我们现在可以探测到以前认为不可探测的细节，进一步揭示外行星大气的结构和云层分布。”

Nancy Grace Roman 太空望远镜（NASA 的罗马太空望远镜），MPIA 的合作伙伴，计划于 2026–2027 年发射。该望远镜具备高反射率观测能力，非常适合捕捉水冰云的光谱特征。与此同时，Matthews 等人正申请 JWST 的观测时间，计划进一步研究更多低温木星类外行星。

这些观测技术的积累为未来对地球类似行星进行生命探测奠定基础。若一切顺利，未来的观测者将能够利用更精细的技术，直接对遥远星系中的类地行星进行大气层成分与潜在生命标志的探测。

勇编撰自论文"A Second Visit to Eps Ind Ab with JWST: New Photometry Confirms Ammonia and Suggests Thick Clouds in the Exoplanet Atmosphere of the Closest Super-Jupiter".The Astrophysical Journal Letters.2026相关信息，文中配图若未特别标注出处，均来源于自绘或公开图库。