当前位置:首页 > 科技博览 > 科技热点 > 正文

热木星上首次观测到完整水循环

发布时间: 2024-12-31 14:29:21   作者:本站编辑   来源: 本站原创   浏览次数:        字号:[ 常规 ]

WASP-121 b是2016年确认的一颗热木星(距离主星很近且为木星大小的一类系外行星),它具有超高温度和超短周期。2017年,相关研究团队发现WASP-121 b上存在着平流层,而平流层的逆温效应会使得大气层的温度随着海拔升高而升高。2022年2月,该研究团队通过进一步研究平流层的昼夜变化,发现其中存在着完整水循环。因此,WASP-121 b成为了第一颗在平流层发现水的系外行星,也是第一次在系外行星上观测到了完整水循环。

研究发现,这颗距离我们855光年的系外行星具有超短周期,木星围绕太阳运行一周需要12年,而WASP-121 b只需要30小时就可以绕其主星运行一周。除此之外,它还处于潮汐锁定的状态,这意味着在围绕主星运动的过程中,WASP-121 b只有一面朝向主星,而另一面将永远处于黑暗之中。这些原因最终导致了WASP-121 b具有超高温度,其日半球(面向主星的半球)的温度能够超过3000K,而夜半球(背向主星的半球)也并不凉爽,仍能达到1500K。

可以看出,WASP-121 b存在着较大的温差且整体温度非常高,而两个半球之间的这一明显温差会对行星整体产生影响。日半球的超高温度使得水分子分解为氢原子和氧原子,由于平流层的存在,水平风由西向东吹过整个星球,这一过程将氢原子和氧原子从日半球送往夜半球。在夜半球上,被破坏的水分子得以重组,成为水蒸气,但这一状态也只是暂时的。随着风运动,水蒸气又会回到日半球,重新开始循环,这一水循环过程就是该研究非常重要的发现。

尽管在WASP-121 b上不会出现由水组成的云,但在这个星球上仍然会“下雨”。由于具有合适的温度,铁、镁、铬、钒等金属会在夜半球凝结形成云,当风带着它们回到日半球时,金属云便会蒸发,被研究人员检测到。但是在上层大气并没有检测到铝和钛等金属,这可能说明有些金属是存在于大气深处的,而这种情况是现在观测不到的。如果这一推测正确,那么铝就有可能和氧结合形成刚玉,当其与铬、铁、钛或钒等杂质相混合时,便形成了我们所说的红宝石或蓝宝石。因此,也许会在WASP-121 b的夜半球看到天空下着“宝石雨”。

WASP-121 b作为一颗超热气态巨行星,它的日半球和夜半球的环境存在着很大不同,因此其动力学和化学性质是非常特殊的。最近,成功发射的詹姆斯韦伯太空望远镜(JWST)能够在更加广泛的波段进行测量并获得更高信噪比的光谱,WASP-121 b则会成为进一步精确测量和深度观测的重要候选体。

 图片1.jpg

【图片说明】:WASP-121 b在艺术家的概念图中所呈现出来的样子,可以看到它距离主星是非常近的。版权:Patricia Klein and MPIA。