熾熱系外行星降下鐵雨

一顆名為WASP-76 b的行星可能是我們所知的最極端的星球

在這張藝術家的插圖中,鐵蒸汽凝結成鐵液滴,降落在系外行星WASP-76b上。

“最奇特系外行星”的稱號又有了一個新的競爭者。

這個桂冠可能已經戴在HD 189733 b頭上有一段時間了,那是一個鈷藍色的外星世界,熔融的玻璃雨以高達5400英里/小時(8790公里/小時)的速度在空中橫掃。但一項新的研究報告稱,鐵雨很可能穿過WASP-76 b的濃厚湍流空氣降落,這是一顆怪異的“超熱木星”,位於雙魚座,距離太陽約640光年。

WASP-76 b 每1.8個地球日繞其主星執行一週,其軌道如此緊密,以至於這顆氣態行星是“潮汐鎖定”的,總是以同一面朝向恆星。研究人員說,白晝面的溫度會攀升至4350華氏度(2400攝氏度)以上,足以汽化金屬,而夜間面則要涼爽得多(但仍然是驚人的)2730華氏度(1500攝氏度)。


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瑞士日內瓦大學天文學副教授、該研究的主要作者大衛·埃倫賴希說:“這可能是我們在行星上能發現的最極端的氣候。”

埃倫賴希告訴Space.com:“我們必須擴充套件我們對什麼是氣候、什麼是行星大氣層的理解,才能理解這個物體。”

WASP-76 b發現於2013年。這顆外星行星的質量與木星差不多,但寬度幾乎是木星的兩倍,這很可能是因為這顆系外行星從其主星接收到大量的輻射使其大氣層顯著膨脹。(關於該天體的距離需要快速說明一下:一些資料來源說WASP-76 b距離約為390光年,但這個數字是不準確的,埃倫賴希說。他和他的同事使用來自歐洲超精密恆星測繪航天器蓋亞的資料計算了WASP-76 b的距離。)

在這項新研究中,研究人員使用用於岩石系外行星和穩定光譜觀測的埃歇爾光譜儀(ESPRESSO)研究了WASP-76 b,該儀器安裝在歐洲南方天文臺位於智利的甚大望遠鏡上。

ESPRESSO在分隔WASP-76 b白晝面和夜間面的“傍晚”邊界處檢測到強烈的鐵蒸氣訊號。但在行星另一側的“早晨”邊界處,即夜間面融入白晝面之處,則沒有發現這種訊號。

埃倫賴希說:“夜間面一定發生了某種情況,導致鐵消失。”

他補充說,最好的解釋是,風和WASP-76 b的自轉將汽化的鐵從白晝面帶到夜間面。夜間面足夠涼爽,鐵蒸汽可以凝結成雲,然後在那邊向空中傾瀉雨水。這種雨可能由硫化鐵或氫化鐵等化合物組成。

但是,埃倫賴希說,“考慮到這些條件,最可能的情況是鐵凝結成純鐵的液滴。”(他補充說,這種鐵雨可能會透過大氣環流最終回到白晝面,從而使迴圈永續。)

而且,這種雨水可能不會以細雨的形式輕輕落下,因為WASP-76 b兩半之間的巨大溫度差異會產生驚人的狂風。例如,該行星白晝面空氣中的鐵正以大約11000英里/小時(18000公里/小時)的速度衝向夜間面,埃倫賴希說。

WASP-76 b的奇異之處還不止於此。研究人員說,由於熱負荷較高,白晝面大氣層可能比夜間面大氣層膨脹得多。因此,兩個半球之間的“傍晚”和“早晨”邊界可能以從光明到黑暗處落下的高聳的雲層為標誌。

埃倫賴希說:“而且,這種降落的細雨不是水滴,而是鐵滴。”

WASP-76 b的瘋狂之處不僅僅是吸引人的地方。埃倫賴希說,關於這個奇怪系外行星的新資訊應該有助於科學家改進和測試氣候和全球環流模型,從而更好地瞭解一般的系外行星大氣層。WASP-76 b也提醒研究人員保持開放的心態,因為大自然會產生令人眼花繚亂的多樣化世界。

埃倫賴希說:“系外行星是一個充滿驚喜的真正寶庫。你觀察得越多,發現的就越多。”

他和他的同事旨在挖掘更多這樣的驚喜。這項新成果於今天(3月11日)在《自然》雜誌上線上發表,來自2018年9月使用ESPRESSO進行的首批科學觀測。研究人員現在正在使用ESPRESSO對系外行星大氣層進行廣泛的調查,這可能會揭示WASP-76 b是一個異常值,還是一類非常奇怪的世界的成員。

埃倫賴希在一份宣告中說:“我們現在有了一種追蹤最極端系外行星氣候的全新方法。”

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Mike Wall has been writing for Space.com since 2010. His book about the search for alien life, “Out There,” was published on Nov. 13, 2018. Before becoming a science writer, Michael worked as a herpetologist and wildlife biologist. He has a Ph.D. in evolutionary biology from the University of Sydney, Australia, a bachelor’s degree from the University of Arizona, and a graduate certificate in science writing from the University of California, Santa Cruz.

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