天文學家揭示外星行星大氣的三維結構 | 路透社

系外行星Tylos（或WASP-121b）的氣氛，這是一顆位於距離地球約900光年的氣態巨行星，位於船尾座，在2025年2月18日由歐洲南方天文台發佈的這幅插圖中可見。Tylos的氣氛分為三層。ESO/M…. 閲讀更多華盛頓，2月19日（路透社） - 天文學家首次解讀了我們太陽系之外一顆行星的三維氣氛結構，揭示了像婚禮蛋糕一樣的三層結構，這顆行星是一顆極其熾熱的氣態行星，圍繞着一顆比我們的太陽更大更熱的恆星運行。

研究人員通過結合歐洲南方天文台位於智利的非常大望遠鏡的四個望遠鏡單元，透視了WASP-121b的氣氛，這顆行星也被稱為Tylos，辨別出具有不同化學成分和強烈風的層次分層。

到目前為止，研究人員已經能夠確定一些太陽系外行星（稱為系外行星）的氣氛化學成分，但尚未繪製出垂直結構或化學元素的分佈情況。

WASP-121b是一顆“超熱木星”，是一類大型氣態行星，它們圍繞着其宿主恆星運行，使其極其熾熱。它的氣氛主要由氫和氦組成，類似於木星，我們太陽系中最大的行星。但WASP-121b的氣氛與以往所見的任何東西都不同。研究人員通過尋找特定元素的存在來區分三個層次。WASP-121b的底層以鐵的存在為特徵——由於氣氛的極高温度，鐵以氣體形式存在。風將氣體從行星的永恆熱側移動到其較冷的一側。

中層以鈉的存在為特徵，行星周圍以約43,500英里（70,000公里）每小時的速度環繞吹動的噴流——比我們太陽系中的任何風都要強。上層則是基於其氫的特徵，其中一些層被損失到太空中。

“這種結構以前從未被觀察到，並且違背了當前關於氣氛應如何表現的預測，”來自歐洲南方天文台和法國藍色海岸天文台拉格朗日實驗室的天文學家朱莉亞·維多利亞·賽德爾説，她是本週在期刊《自然》上發表的研究的主要作者。研究人員還在WASP-121b的氣氛中檢測到了氣態的鈦。在地球上，由於温度較低，鐵和鈦都以固態金屬形式存在，因此在氣氛中不存在。地球的上層大氣中確實存在鈉層。

“對我來説，這項研究最令人興奮的部分是它在當前望遠鏡和儀器的可能性極限上進行操作，”研究合著者、瑞典隆德大學天文學博士生比比安娜·普里諾斯説。

WASP-121b的質量大致與木星相同，但直徑是其兩倍，使其更加膨脹。它位於距離地球約900光年的方向，朝向船尾座。光年是光在一年內傳播的距離，約為5.9萬億英里（9.5萬億公里）。

WASP-121b是潮汐鎖定的，這意味着它的一側永遠面向其恆星，而另一側則背對着，就像月球對地球一樣。面向恆星的一側温度約為4900華氏度（2700攝氏度/3000開爾文）。另一側的温度約為2200華氏度（1250攝氏度/1500開爾文）。

該行星以約地球與太陽距離的2.5%繞其恆星運行。它距離其恆星比我們太陽系內最內側的行星水星距離太陽更近約三分之一——如此之近，以至於它在1.3天內完成一次軌道。

其宿主恆星被稱為WASP-121，質量和直徑大約是太陽的1.5倍，並且更熱。

能夠辨別系外行星大氣的結構可能對天文學家尋找 能夠孕育生命的小型岩石行星 有所幫助。“未來，我們可能能夠為更小、更涼爽的行星提供類似的觀測，因此更類似於地球，”普里諾斯説，特別是隨着歐洲南方天文台的 極大望遠鏡 預計將在本十年末在智利完成，成為世界上最大的光學望遠鏡。“這些詳細的研究對於提供我們在宇宙中的位置的背景是必要的，”賽德爾説。“地球的氣候是獨特的嗎？我們從唯一的數據點——地球——得出的理論能否真正解釋整個系外行星的羣體？”

“通過我們的研究，我們已經表明氣候的表現可能與預測大相徑庭。外面的多樣性遠比我們在家中看到的要多得多，”賽德爾補充道。

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