科學也可以如此靠近

地外行星WASP-18B的化學組成與眾不同

7月
04
2018

2018年7月04日07時 今日科學 博科園

博科園

在距離地球330光年的位置,存在著一顆溫度極高、類似於木星、被稱為WASP-18B的地外行星。

美國國家航空航天局(NASA)發現了一顆類似於木星的巨大行星,該行星的環境非常不利於生命的存在,這一發現同科學家之前的一些觀點有所不同,可能會改變我們對行星的認識。

地外行星WASP-18B是一顆熱木星,之所以稱為熱木星,是因為它們的體積巨大且距離主恆星過近,WASP-18B圍繞恆星公轉一周只需一天不到的時間,當它運轉時,可以令恆星的赤道隆起數十千米高,並使得恆星自轉加速。同樣的作用過程需要消耗WASP-18B的角動量,令它不斷向內移動,最終到達一點後徑直落向恆星表面。

它也有可能被恆星的引力撕碎,形成一個環,類似於土星環系統。WASP-18B的生命可能不會超過50萬年。這顆地外行星的體積大約是木星的10倍,它在距其主恆星僅約300萬公里的近距離軌道上運行。

該地外行星於2009年被觀測發現,在之後的觀測工作中,科學家持續取得了很多新的、非常有意思的發現。最近,研究人員發現,地外行星WASP-18B環繞著一層令人窒息的一氧化碳氣體層,該行星大氣層中完全不存在水分,而且存在著極端的高溫。

該地外行星的化學組成同木星及其他行星系中發現的類似巨型氣體行星完全不同,該發現表明這顆詭異行星是通過一個完全不同的激烈過程形成的。一位首席研究員還更誇張地說,地外行星WASP-18B的化學組成顛覆了之前的所有預期。

美國國家航空航天局(NASA)針對地外行星WASP-18B發表了如下聲明。

NASA的一個研究小組發現,有證據表明,巨型地外行星WASP-18B大氣層令人窒息的平流層中含有大量的一氧化碳,而且還完全不含水分。研究人員通過分析哈勃太空望遠鏡及斯皮策空間望遠鏡的觀測結果得到了上述研究發現。

行星大氣層的平流層是在分子的恆星光線屏蔽作用下形成的,這些分子能夠吸收來自於恆星的紫外光線及可見光輻射,並將這些輻射的能量以熱能的形式放射出來。這項新研究稱,在極近距離圍繞主恆星旋轉的巨型行星-「熱木星」地外行星WASP-18B,有著很不尋常的化學組成,該行星的形成過程可能與木星及其他行星系中發現的類似巨型氣體行星存在著極大的不同。

「地外行星WASP-18B的化學組成同之前的預測完全不同,」《天體物理學雜誌》所刊發研究報告的首席作者、馬里蘭州格林貝爾特市NASA戈達德太空飛行中心的凱爾·謝潑德說。「一氧化碳完全占據了該行星的上層大氣,我們還從未在其他地外行星中發現這種情況。」

地球平流層中的臭氧能夠吸收紫外輻射,保護我們的地球免遭太陽有害輻射的傷害。研究人員在此之前認為,在地外行星的平流層中,主要是類似於鈦白的鈦氧化物等分子發揮吸收作用。鈦白是一種在地球上用作染色顏料及太陽鏡原料的化學物質。

藝術概念圖:系外行星暴露在強烈的輻射下,可能會形成平流層

科學家在尋找具有平流層的地外行星時,對距離地球325光年距離的地外行星WASP-18B的觀測數據進行了研究。該行星質量極大,差不多相當於10顆木星,科學家對其進行了反覆觀測研究,積累了大量寶貴的觀測數據。科學家在哈勃太空望遠鏡的觀測檔案中找到了該行星的5次日食數據,在斯皮策空間望遠鏡的觀測檔案中找到了該行星的2次日食數據,研究人員對這些數據進行了分析。

地外行星WASP-18B在發生日食時,其大氣層會在可見光區域之外,以紅外波長放射出光線,通過研究放射光線的光譜特徵,就能夠確定行星大氣層中是否含有水分或其他重要分子。分析結果顯示,地外行星WASP-18B的大氣化學光譜特徵極為特殊,同目前觀測到的其他任何地外行星均不相同。為了確定同該行星光譜特徵最為匹配的分子種類,研究小組進行了充分的計算機建模研究。

藝術概念圖:地外行星WASP-18B大氣層會在可見光區域之外,以紅外波長放射出光線

「對觀測數據能夠做出唯一合理解釋是,地外行星WASP-18B大氣層中應當含有極為豐富的一氧化碳,應當不含有水蒸氣,此外,該行星還應當存在平流層,」該研究報告共同作者、劍橋大學的尼庫·馬杜蘇丹說:「這些因素極為巧合地組合在一起,為我們研究太陽系外行星大氣層的物理化學過程打開了一扇新的窗子。」

本次研究發現表明,地外行星WASP-18B的平流層中存在著高溫一氧化碳、該行星大氣層中的下層區域-對流層中存在著溫度稍低的一氧化碳。研究小組做出這一發現的依據是,他們在該行星大氣層中發現了兩種類型的一氧化碳光譜特徵,一種是1.6微米波長的吸收光譜特徵,另一種是4.5微米波長的放射光譜特徵。研究人員還是第一次在地外行星的大氣層中對同一種分子同時檢測到兩種不同的光譜特徵。

地球的平流層、對流層、臭氧層示意圖

在理論上,對這種觀測結果的另一個可能解釋是二氧化碳,二氧化碳具有與一氧化碳類似的光譜特徵。但是,如果該行星的大氣層中能夠擁有如此大量的氧氣來形成二氧化碳,那麼該行星大氣層中也應當具有一定數量的水蒸氣才對,但是,觀測結果並未發現水蒸氣,所以,研究人員才認定該行星不可能存在大量的二氧化碳,從而認定觀測發現的就是一氧化碳。

地外行星WASP-18B的上層大氣中必須含有大量的一氧化碳,才能夠形成研究小組觀測發現的特殊光譜特徵。該行星大氣層的金屬元素含量、比氫、氦重的元素含量,均比其他熱木星要高300倍。這種極高的金屬特性顯示,地外行星WASP-18B在其形成過程中可能積累了大量的、比木星還要多的固態冰,其形成過程可能同其他熱木星存在很大差異。

詹姆斯·韋伯太空望遠鏡

「詹姆斯·韋伯太空望遠鏡即將發射升空,人類還將在太空中部署更多的天文望遠鏡,我們將擁有更多的機遇,使用這些更為強大的觀測設備,來對宇宙空間中迷人的太陽系外行星群體進行持續的深入研究」本次研究報告第二作者、馬里蘭州格林貝爾特市NASA戈達德空間飛行中心太陽系外行星科學家阿維·曼德爾說。

來自:漫步宇宙

來源:http://www.babwnews.com

譯者:朱川

責編:鍾天意


延伸閱讀

反物質就在我們身邊,可為什麼我們不會發生湮滅?

高科技飛進田間地頭,人工種子是啥來頭?

冷凍的人腦有望3年內復活,瘋狂科學家將揭示人類死

恐龍時代10大最神奇的遠古動物,陸地行走的鯨,大

沐農生物:為什麼冬季夜間不要給作物澆水


熱門內容

友善連結