美国国家航空航天局的詹姆斯·韦伯太空望远镜发现了一颗距离地球近七百光年的非凡系外行星,该行星展现出太阳系中前所未见的奇异日常天气循环。这颗被命名为黄蜂一二一号乙的行星拥有完全由矿物和金属组成的云层,每天早晨在其较冷的夜面形成,到炽热的昼面入夜时则完全消散。这一研究成果发表在《自然天文学》期刊上,提供了迄今为止最详细的系外行星大气图谱。
研究团队由麻省理工学院的天文学家领导,利用韦伯望远镜强大的红外仪器对该行星进行了多个轨道周期的观测。黄蜂一二一号乙被归类为热木星,是一颗质量约为木星一点八倍的气态巨行星,以极近的距离围绕其宿主恒星运行。单次公转仅需一点二七个地球日,这意味着该行星约三十小时就完成一个完整的昼夜循环。由于潮汐锁定,一个半球永远面对恒星,另一个半球则处于永恒的黑暗中。
两个半球之间的温差令人震惊。昼面温度达到约三千五百开尔文,足以将水分子分解为氢原子和氧原子,并使铁、钛和其他金属蒸发。夜面虽然按地球标准仍极为炎热,约一千五百开尔文,但足够让这些蒸发的金属和矿物凝结成云。该行星猛烈的大气风速超过每小时五千公里,不断在两个半球之间输送物质。
这一天气循环最引人入胜之处在于其每日的可预测性。当含矿物的气体通过高空急流从昼面流向夜面时,温度下降导致氧化钛、氧化铝和硅酸盐化合物凝结成厚厚的云层。这些云层漂过夜面,开始通过低层大气环流返回昼面。当接近昼夜交界的晨昏线区域时,强烈的恒星辐射迅速蒸发这些云层,使矿物重新变为气态。研究团队在云层中检测到了刚玉——地球上形成红宝石和蓝宝石的矿物——以及铁滴和二氧化钛颗粒。
这项发现对理解太阳系外世界的大气化学具有重要意义。在数百光年外的行星上追踪天气模式的能力展示了韦伯望远镜的非凡实力,并为研究潜在宜居系外行星的大气动力学开辟了新途径。科学家们指出,同样的观测技术可以应用于位于宜居带内运行的较小岩石行星,有可能探测到水云或生物活动的迹象。这项研究也对现有的大气模型提出了挑战,表明系外行星天气系统可能比此前理论预测的更加复杂多变。
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