IT之家 6 月 7 日消息,英美澳等多國科研人員組成的聯合團隊利用詹姆斯?韋布空間望遠鏡(JWST)對系外行星 WASP-121b(又稱 Tylos)展開了研究,首次在其大氣中檢測到硅一氧化合物,并揭示了該行星的起源歷程及其地獄般的極端環境。
相關成果已于本周一發表于《自然?天文學》和《天文學雜志》期刊(IT之家附論文地址:https://doi.org/ 10.1038 / s41550-025-02513-x)。
WASP-121b 是一顆氣態巨行星,質量約為木星的 1.2 倍,直徑約為木星的 1.8 倍。它距離太陽系約 880 光年,以 30.5 小時的周期繞其母星公轉,因其極端高溫和極端天氣而被稱為“地獄星球”。
由于距離母星極近(僅約母星直徑的 2 倍),WASP-121b 行星被潮汐鎖定:一側永久處于白晝狀態(日側),另一側永遠處于黑夜狀態(夜側):
- 日側溫度:約 3000°C,足以使鐵以熔融態降落(鐵雨)。
- 夜側溫度:約 1500°C,存在超強颶風,遠超太陽系風暴強度。
得益于 JWST 的近紅外光譜儀(NIRSpec),科學家們首次在 WASP-121b 日側大氣中檢測到硅一氧化合物(SiO)氣體。這是該分子在任何已知行星大氣中的首次明確發現。
SiO 通常以固態存在于恒星或巖石中。研究團隊認為,它源自富含硅酸鹽的小行星(如石英)墜入行星大氣后,在高溫下蒸發為氣態。
英國伯明翰大學天文學家 Anjali Piette 表示:“在 WASP-121b 大氣中發現 SiO 具有開創性意義…… 這并非地外生命的跡象,而是行星形成過程的化學證據?!?/p>
另外,科學家還在夜側大氣中意外檢測到豐富的甲烷(CH?)氣體,對現有觀點提出挑戰:
- 矛盾點:甲烷在高溫下極不穩定,本應在日側分解并在夜側近乎消失。
- 新機制:團隊認為,夜側存在強烈的垂直氣流,將甲烷從深層低溫大氣快速輸送至上層。
澳大利亞紐卡斯爾大學 Thomas Evans-Soma 表示:“這一發現挑戰了系外行星動力學模型,需引入強垂直混合機制解釋夜側甲烷的持續存在?!?/p>
科研團隊通過分析水蒸氣、一氧化碳、甲烷和 SiO 的豐度,團隊重建了 WASP-121b 的成長歷程:
- 誕生位置:在行星系統的寒冷外圍區域形成(類似太陽系中木星與天王星之間的區域),該區域溫度允許水冰凍結,但甲烷可維持氣態。
- 物質積累:早期吸積富含甲烷的冰和重元素,形成獨特化學特征。
- 向內遷移:受引力擾動(可能與其他行星相互作用),向母星螺旋遷移。
- 成分變化:遷移中,富含氧的水冰卵石供應中斷,但行星繼續吸積富碳氣體,導致其大氣碳氧比高于母星。
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