哈勃望遠鏡觀測到的外行星大氣比以往任何時候都要多

【博科園-科學科普（關注「博科園」看更多）】一個國際科學家小組利用美國宇航局/ESA哈勃太空望遠鏡研究了熱外行星WASP-39b的大氣層。通過將這些新數據與更早的數據結合起來創造了迄今為止最完整的一項系外行星大氣層的研究。WASP-39b的大氣成分表明，系外行星的形成過程可能與我們自己的太陽系巨行星的形成過程非常不同。研究外行星的大氣層可以為行星在恆星周圍的形成和位置提供新的視角。自美國的太空望遠鏡科學研究所的英國埃克塞特大學的首席研究員漢娜·韋克福德解釋說：需要向外看以幫助我們了解我們自己的太陽系。

一個由英國和美國的天文學家組成的團隊，在地面和太空中使用了數個望遠鏡的數據，其中包括美國宇航局/ESA哈勃太空望遠鏡，他們研究了從地球上約700光年外的熱的、膨脹的、土星質量的外行星WASP-39b的大氣。對光譜的分析顯示，這顆系外行星的大氣中有大量的水——比土星大氣的三倍還多。圖片版權：NASA, ESA, and G. Bacon (STScI)

因此，英美團隊將NASA/ESA哈伯太空望遠鏡的能力與其他地面和太空望遠鏡的能力結合起來，進行了一項關於外行星WASP-39b的詳細研究。他們用現代技術製造出了太陽系外行星的最完整的光譜。WASP-39b圍繞一顆類似太陽的恆星運行，距離地球約700光年。這顆系外行星被歸類為「熱土星」，反映出它的質量與我們太陽系中的土星相似，並且與它的母星接近。這項研究發現，儘管這兩顆行星質量相似，但在很多方面都有很大的不同。WASP-39b不僅不知道有環系統，而且它還有一個沒有高空雲的蓬鬆的大氣層。這一特性使得哈勃能夠深入到大氣中。

通過對行星大氣層的星光過濾，研究小組發現了大氣水蒸汽的明顯證據。事實上WASP-39b的水是土星的三倍。儘管研究人員曾預測他們會看到水蒸汽，但他們對發現的數量感到驚訝。這一令人驚訝的結果，與水的丰度相結合，可以推斷出大氣中存在大量較重的元素。這反過來又表明，這顆行星受到了大量聚集在大氣層中的冰物質的轟擊。如果WASP-39b在距離它的主星更遠的地方比現在更遠離它，這種轟炸是可能的。英國埃克塞特大學的合著者David Sing說：WASP-39b顯示系外行星充滿了驚喜，它們的組成與我們太陽系的不同。

對大氣成分和地球當前位置的分析表明，WASP-39b極有可能經歷了一場有趣的向內遷移，從而在其行星系統上進行了一次史詩般的旅程。系外行星的研究表明，行星的形成比我們想像的要複雜和混亂。WASP-39b已經完成了令人難以置信的內部旅程，現在距離它的母星WASP-39的距離是水星的8倍，而水星離太陽只有4天的距離。這顆行星也被潮汐鎖定，這意味著它總是向它的恆星展示同樣的一面。Wakeford和她的團隊測量了WASP-39b的溫度，將其溫度定為750攝氏度。儘管地球上只有一邊的恆星面臨著它的母星，強大的風將熱量從地球的光明面傳送出去，保持黑暗的一面幾乎是熱的。

大衛·辛解釋說：希望我們在系外行星上看到的這種多樣性能幫助找到行星形成和演化的所有不同方式。展望未來，該團隊希望利用NASA/ESA/CSA詹姆斯·韋伯太空望遠鏡——計劃於2019年發射——捕捉到更完整的WASP-39b大氣光譜。詹姆斯韋伯將能夠收集關於地球大氣碳的數據，它吸收了比哈勃望遠鏡更長的波長。韋克福德總結道：通過計算大氣中碳和氧的含量，我們可以更了解地球是如何形成的。

知識：科學無國界，博科園-科學科普

內容：經「博科園」判定符合今主流科學

來自：ESA/Hubble Information Centre

編譯：中子星

審校：博科園

解答：本文知識疑問可於評論區留言

傳播：博科園

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