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史上第一次发现系外行星有平流层,感谢发光的水分子

2017年8月4日6:23 环球解密

    一个国际天文学家团队相信,他们检测到行星上发光的水分子后,收集到了系外行星有平流层(stratosphere)的最强大证据。

    科学家报告说,他们的检测有五sigma的信心层级,这意味着该特征是一个真实的平流层,确定度为99.99994%。 这研究发表在自然期刊(Nature),这行星名为WASP-121b,它是一个热木星,离地球880光年远。 奇怪的是,它围绕着恒星的极点,而不是围绕赤道。

    哈伯太空望远镜和NASA的红外线成像Spitzer(Team Spitzer),团队设法区分了可能构成系外行星大气的元素以及所述元素的温度。 估计这颗行星的温度约为2700/2800°C(4,900 / 5,080°F),足够沸腾铅,而它的平流层更热1000°C(1,832°F)左右。 在太阳系平流层,会更热100°C(212°F)左右。

    主要作者Tom Evans博士告诉IFLScience,“我们使用哈伯望远镜来检测WASP-121b大气中发光的水分子,这意味着大气的上层必须比下层更热,例如平流层。 如果上层比较低层更冷,就像您想的大气会向太空冷却,您会看到相反的情况,而这种水气将会阻挡从较深层更高的特定波长的红外线光。”

    平流层是一个不寻常的层,其温度曲线有点违反常识。 我们的经验告诉我们,我们在越高空,它会越冷,但是这个概念在地球的平流层中翻转。 由于臭氧层吸收了紫外线,温度越来越高。

    Evans博士说“在WASP-121b上平流层的存在意味着行星上大量的星光被某些东西吸收在大气中,上层发光的水气是上层加热的症状,但几乎肯定不是因为加热而造成。”

    WASP-121b没有臭氧层,但它可能富有预计在高温下更复杂的分子。 在这项研究和以前的研究中,研究人员检测到如氧化钛和氧化钒等分子的线索,这可能是造成平流层的主要因素,虽然还需要更多的观察来证实这一点。

    Evans博士补充说:“我们对这些大气层的了解仍然非常基本,所以我们要了解为什么有些热行星可形成平流层,而有些不行,它背后的物理和化学之前有很多工作要做。第一步将是首先确定什么引起平流层? 那神秘吸收体是什么?它是所有平流层的吸收体吗?”

    至少有几个模型已经提出,如果一个系外行星暴露在强烈的辐射下,它可能会发展出一个平流层。 然而,研究人员还没有提供对宇宙中这一特征可能性的可靠估计,而在本研究之前,对于系外行星的平流层只有另外两项声称。 之后修改了一个,而第二个没有被描述为与WASP-121b具有相同的细节。

    对系外行星大气的精确观察将是下一件大事。 我们现在有更多的目标,更好的分析工具和几个新的工具,未来十年将会使天文学家更好地了解系外行星的大气到底是什么样子。

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