天文學(xué)

哈勃望遠鏡揭示外星世界的多云天氣

在由芝加哥大學(xué)天文系和天體物理系研究者們領(lǐng)銜發(fā)表的科學(xué)報告中，第一次明確描述出了一個圍繞其他星體轉(zhuǎn)動的“超級類地行星”級行星的大氣。

這個經(jīng)過審核被命名為GJ1214b的行星被歸類為“超級類地行星”級別，是因為它的質(zhì)量在地球與海王星之間。先前對GJ1214b的研究衍生出了兩種對于行星大氣的可能解釋。其一是它的大氣完全由水蒸氣或一些其他重型分子組成，其二是它包含高海拔的云，而這些云阻止了人們觀察它下面是什么。

但現(xiàn)在，由芝加哥大學(xué)的勞拉·克萊德爾格和雅各布·賓領(lǐng)銜的天文學(xué)家，已經(jīng)從哈勃望遠鏡收集到的數(shù)據(jù)中發(fā)現(xiàn)了GJ1214b行星大氣中有云的準(zhǔn)確證據(jù)。哈勃觀察行動使用了11個月中共計96個小時的觀察數(shù)據(jù)。這是有史以來致力于研究外星行星的項目中最大的哈勃項目。

“我們挑戰(zhàn)了哈勃望遠鏡可能的極限來進行這項研究，” 克萊德爾格說道，“這一進展為用相似的技術(shù)描述其他地球特征奠定了基礎(chǔ)?！?/p>

GJ1214b位于距離地球僅40光年的地方，在蛇夫座星云的方向上。因為它接近我們的太陽系同時又因為它寄主星的小尺寸，GJ1214b是最容易觀察的“超級類地行星”。它每38小時就經(jīng)過母恒星的前面，因為星光濾過它，給科學(xué)家們提供了一個研究其大氣的機會。

研究人員用哈勃望遠鏡通過紅外線精確地測量出了GJ1214b的光譜，發(fā)現(xiàn)是高海拔云層遮蓋了星球。這些云隱藏了低層大氣和星球表面的構(gòu)成與特征的所有信息。

這顆行星在2009年因MEarth計劃而被發(fā)現(xiàn)，這個計劃監(jiān)控著兩千顆過境紅矮星行星。對于這顆行星，下一步目標(biāo)是通過跟進繼續(xù)觀察來描述它的大氣。根據(jù)賓在2010年用一個陸基的望遠鏡得出的第一光譜推測，這顆行星的大氣主要是水蒸氣或以氫氣為主的高海拔云。

更多在2012和2013年得到的精確觀察幫助團隊區(qū)分開了這兩種情況。哈勃光譜揭示出在這顆行星的大氣中找不到任何化學(xué)痕跡。這使得天文學(xué)家們能夠排除由水蒸氣、甲烷、氮氣、一氧化碳或二氧化碳組成的無云大氣。

新數(shù)據(jù)的最好解釋是在這顆行星的大氣中有高海拔云，雖然對它們的構(gòu)成仍然一無所知。根據(jù)“超級類地行星”模型的大氣推測，這些云可能是由氯化鉀或硫化鋅在GJ1214b那灼熱的450華氏度的環(huán)境下形成的。

王譽成/編譯

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