太陽系外行星大氣層中首次發現甲烷的跡象

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天文學家報告稱,他們首次在太陽系外行星的大氣層中探測到甲烷。這一發現來自太陽系外行星HD 189733 b,這是一顆氣體“熱木星”,被鎖定在一個距離地球63光年的恆星的緊密軌道上。

來自美國宇航局噴氣推進實驗室(位於加利福尼亞州帕薩迪納)和倫敦大學學院的研究團隊寫道:“觀測結果明確表明,除了水之外,甲烷也存在。” 同一團隊的成員去年報告稱,他們已經在HD 189733 b的大氣層中發現了水蒸氣。

儘管地球人可能將甲烷與脹氣的奶牛聯絡起來,但它是太陽系中其他大氣層(包括火星和土衛六以及氣體巨行星木星、土星、天王星和海王星的大氣層)中常見且完全非生物的成分。研究人員認為,甲烷和水也可能是太陽系外行星大氣層的常見組成部分。


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透過測量大氣層中元素的相對丰度,研究人員可以推斷出關於行星形成和天氣模式的細節。HD 189733 b是少數幾個適合進行此類測量的太陽系外行星之一。它每 2.2 天凌日或從其母星前方穿過,在此過程中阻擋了超過百分之二的恆星光線。每個分子在特定波長下吸收光的能力最強,因此透過測量行星大氣層在不同波長下阻擋的光量,研究人員可以推斷出其成分。

研究人員在《自然》雜誌上報告稱,HD 189733 b 具有甲烷和水的明顯吸收模式。他們使用哈勃太空望遠鏡上的 NICMOS(近紅外相機/多目標光譜儀)儀器的資料,比較了行星凌日期間來自行星母星的紅外光水平與凌日之間的光強度。

亞利桑那大學圖森分校月球與行星實驗室的行星科學家亞當·肖曼在隨附的社論中表示,結果表明,第三種成分——一氧化碳,正等待在HD 189733 b的大氣層中被發現。行星被認為與恆星由相同的物質形成。但肖曼指出,甲烷吸收的強度表明,該行星的甲烷與氫的比例相對較低,不超過十萬分之五,僅為其母星的百分之十。

HD 189733 b 的灼熱溫度——約為 1,000 開爾文(1,300 華氏度)——可能導致其大氣層中的碳更傾向於與氧結合形成一氧化碳,而不是形成甲烷。肖曼說,找到可能存在的一氧化碳並繪製其表面分佈以及甲烷的表面分佈,應該可以闡明這顆行星無疑是奇異的天氣模式。

他補充說:“對於太陽系外行星的研究來說,這是一個激動人心的時代。” 研究人員“最終不再僅僅停留在發現這些行星,而是真正開始將它們描述為世界。”

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