在一个遥远的世界里，石英晶体漂浮在灼热、膨胀的大气中。在距离地球1300光年的Wasp-107b行星上，由蒸发的沙粒而不是水滴形成了布满天空的云。
然后是桑拿行星GJ1214。它的质量是地球的8倍，围绕其母恒星运行的距离是地球与太阳之间距离的1 / 70，似乎被一层含有大量蒸汽的厚厚的大气层所覆盖。
或者还有猎户座星云中木星大小的巨大行星，它们被发现自由漂浮在太空中，似乎与任何母恒星都没有联系，这让天文学家感到困惑。
这些奇怪的、遥远的行星彼此之间的差异再大不过了，尽管它们确实有一个共同的特征。如今，詹姆斯·韦伯太空望远镜(JWST)揭开了它们的神秘面纱。
这个耗资100亿美元的机器人天文台于2021年圣诞节发射升空，目前正在改变我们对银河系行星的认识。布里斯托尔大学的天体物理学家汉娜·韦克福德博士说:“望远镜花了六个月的时间来定位并使其系统正常运行，这意味着2023年是它第一个完整的日历年。”“结果超出了我们所有的预期。”
JWST由一面6.5米高的镀金镜面组成;一个网球场大小的遮阳板;一系列复杂的仪器被冷却到只比绝对零度高几度的温度。这些特征使望远镜能够在红外辐射中观察天空，揭示138亿年前宇宙大爆炸后的宇宙细节，以及恒星在尘埃云中诞生的图像。
然而，JWST为科学提供了进一步的礼物——红外线辐射也被证明是研究系外行星或系外行星的理想选择，系外行星是围绕其他恒星运行的世界。在这样做的过程中，望远镜正在引发一场天文学革命。
几个世纪以来，人类唯一知道的行星是我们在太阳系中能看到的几颗。但科学家们想知道，太阳家族是典型的吗?行星在银河系的其他地方是丰富的还是稀少的?这些问题是至关重要的，因为后一种情况——宇宙中缺乏行星——意味着外星生命也可能是稀缺的。
天文学家的麻烦在于一个简单的事实:恒星非常明亮，而行星要小得多，也要暗得多，在它们明亮的天体母体旁边是无法被发现的。直到上世纪末，安装在望远镜和轨道天文台上的新一代高灵敏度相机，才能够精确地捕捉到系外行星在恒星前经过时的轻微变暗。
在进行了最初的几次凌日观测之后，发现开始急剧增加。根据美国宇航局的系外行星档案，目前观测到的系外行星总数为5566颗。
天文学家说，至关重要的是，有几百颗小行星离地球相对较近，现在JWST对它们进行研究的时机已经成熟。黄蜂-107b及其石英云和猎户座星云的流氓世界已经与许多其他系外行星一起被仔细研究过。
牛津大学的天体物理学家Jayne Birkby教授说:“在发现了所有这些行星之后，我们现在很幸运地能够对它们进行详细的研究，分析它们的大气层，甚至绘制出它们的特征，而在30年前，我们根本不确定它们是否存在。”
天文学家使用JWST的一个早期目标是Trappist-1，这是一颗被称为红矮星的小而冷的恒星。在距离地球40光年的地方，它有一个由7个小岩石行星组成的家族，其中3个位于宜居带。天体生物学家说，这里的条件既不太热也不太冷，不能阻止水以液体的形式存在，而液体是生命繁荣的首要条件。
然而，利用JWST对这颗恒星最内侧的两颗行星Trappist-1b和Trappist-1c的分析显示，它们要么没有大气层，要么只有很薄的大气层。目前正在计划JWST对系统其余部分的进一步研究。“如果你正在寻找一个可能支持生命的世界，那么Trappist-1的系统看起来仍然很有希望，”开放大学的天文学家Jo Barstow博士说。
然而，有一个特殊的问题确实影响了像Trappist-1这样的恒星的研究。红矮星是有斑点的。Barstow补充说，这听起来不像是一种绝症，但它确实有严重的影响。“我们自己的太阳有太阳黑子，这与强烈的太阳活动有关，但它相对较少。相比之下，Trappist-1上有几十个每时每刻都在变化的斑点，这使得很难区分这些斑点和行星大气的特征。Trappist-1系统不会轻易放弃它的秘密。”
最终，使用JWST寻找外星生命迹象的天文学家正在寻找一组被称为“四大”的生物标记:氧气、二氧化碳、水和甲烷。它们在系外行星大气中的存在将是一个强烈的迹象，表明那里存在某种生命。
“然而，确切的比例会有所不同，”伯克比说。“地球的大气中含有21%的氧气，但25亿年前的情况就大不相同了，那时的氧气非常少。当海洋中的蓝藻开始通过光合作用产生氧气时，大氧化事件还没有开始。然而，那时地球上还有生命。”
科学家们将如何看待一个大气中包含四大行星的世界还有待观察。伯克比补充说:“在当今类似地球的数量下，很难不感到兴奋。”
然而，也有人发出了警告。Barstow说:“即使你得到了系外行星大气中气体和水蒸气的完美轮廓，你仍然只能进行间接测量，并且说你确实在这些基础上发现了生命是很难证明的。”
“即使你对这一说法有99%的把握，你所观察到的是非生物现象仍然存在一个挥之不去的疑问。”
詹姆斯·韦伯太空望远镜的生命注定是有趣而漫长的。在阿丽亚娜5号火箭上，JWST从法属圭亚那库鲁的欧洲航天局发射台发射到目前环绕太阳的轨道上，飞行几乎是完美无缺的。天文台只用了很少的燃料来操纵自己到达准确的目标位置，这意味着将有额外的燃料来让望远镜定位自己，比预期的要长得多。空间工程师已经计算出JWST预期的10年寿命可以翻倍。
苏塞克斯大学的天文学家斯蒂芬·威尔金斯教授说:“从很多方面来说，这都是一个非常好的消息。“我们现在可以用它做更多的科学研究。然而，随着时间的流逝，望远镜会受到陨石和宇宙射线的撞击而腐烂。这会慢慢降低它的性能，所以我们应该在它接近最佳状态时充分利用它。”
威尔金斯自己的专长是研究星系和黑洞。“尽管如此，我认为JWST将完成的最令人兴奋的科学研究涉及系外行星，”他说。“我们将了解很多关于它们大气的化学成分，并将在那里发现一些非常奇怪和奇异的世界。这非常令人兴奋。”