簡介：由David Ehrenreich領導的一組天文學家發(fā)現(xiàn)2016年發(fā)現(xiàn)的WASP-76b這顆行星的天氣情況比人類想象的要陌生。

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由大衛(wèi)·埃倫里奇（David Ehrenreich）領導的一組天文學家發(fā)現(xiàn)，系外行星 WASP-76b的天氣情況比人類想象的要陌生。新的觀測結(jié)果可能來源于這顆超高溫氣態(tài)巨行星一側(cè)的鐵雨。

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2016年，天文學家在雙魚座（Constellation Pisces）發(fā)現(xiàn)了距地球約640光年的氣態(tài)巨行星WASP-76b，當時的他們已經(jīng)領略到了它的與眾不同。WASP-76b繞其恒星公轉(zhuǎn)的周期僅為43小時，這使它成為了一顆“熱木星”（熱木星指公轉(zhuǎn)軌道極為接近其宿主恒星的類木行星）。

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WASP-76b的藝術插圖（圖片來源：Latestly）

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由瑞士日內(nèi)瓦大學（University of Geneva，Switzerland）領導的一組天文學家發(fā)現(xiàn)，這顆行星可能比我們想象的還要奇怪，它承載著由鐵構(gòu)成的云和霧。這項研究發(fā)表在了《自然》雜志上。

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WASP-76b處于潮汐鎖定狀態(tài)，所以，就和月球一樣，它總是以同一面朝向它的恒星。這顆行星持續(xù)被白晝照亮的一側(cè)（晝側(cè)）可高達2400°C，即使是永遠處于黑夜的一側(cè)（夜側(cè)）也只能冷卻到1400°C。

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潮汐鎖定的系外行星上的地形形成示意圖。恒星能量在行星晝側(cè)被直接利用，在夜側(cè)則以光和熱的形式重新分配。（圖片來源：Lingam & Loeb）

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從地球的視角來看，這顆熱木星會從它的恒星面前繞過，因此天文學家可以獲取到在這個過程中穿過行星大氣層的恒星星光光譜。埃倫里奇和他的同事在智利阿塔卡馬沙漠使用了安裝在歐洲南部天文臺的甚大望遠鏡（Very Large Telescope）上的巖石態(tài)系外行星和穩(wěn)定光譜觀測階梯光柵光譜儀（ESPRESSO Spectrograph，以下簡稱ESPRESSO）。“ESPRESSO提供的精度是其他光譜儀之前從未達到過的?！焙现攥斃騺啞ち_莎·薩帕特羅·奧索里奧（María Rosa Zapatero Osorio，西班牙天體生物學中心）解釋說。

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一顆行星從它的恒星面前穿過。圖片來源：ESA/ATG medialab

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鐵雨

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高分辨率光譜顯示，在從白天到黑夜的過渡過程中，WASP-76b的大氣層中含有大量鐵蒸氣。然而，這一特征卻從黑夜到白天的大氣層中消失了。天文學家認為這是因為強風把鐵蒸氣吹到了夜側(cè)，它在那里冷卻并凝結(jié)了成云。

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藝術插圖：氣態(tài)巨行星的大氣中，鐵雨伴著暮色傾瀉而下。（圖片來源：ESO/M.Kornmesser）

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“這顆行星在接近鐵凝固點的溫度下有一個晨昏帶，”埃倫里奇解釋說，“所以大氣成分的變化（有鐵和沒有鐵）就發(fā)生在我們能夠觀測到的地方。”

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合著者努諾·桑托斯（Nuno Santos，葡萄牙波爾圖大學）說，這顆行星是一個氣態(tài)巨行星，因此沒有表面能承載雨滴的墜落，但是行星的引力很可能把云層向下拉，使夜側(cè)籠罩在鐵霧中。然后，全球風將云和霧推到晝側(cè)，在那里，云霧“蒸發(fā)—冷凝”的循環(huán)再次重復。

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這并不是第一顆大氣中發(fā)現(xiàn)鐵的系外行星，溫度更高的熱木星KELT-9b也含有電離鐵和鈦。然而，在WASP-76b的例子中，天文學家發(fā)現(xiàn)的中性鐵蒸氣是以云霧而不是電離的無云形態(tài)存在的。

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KELT-9（左）及其行星KELT-9b（右）的藝術插圖。這顆行星繞其主星旋轉(zhuǎn)只需1.5天。（圖片來源：NASA/加州理工學院噴氣推進實驗室/羅伯特·赫特）

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沒有參與這項研究的卡羅爾·哈斯韋爾（Carole Haswell，開放大學）為這項新的觀察感到興奮不已，她說：“這些發(fā)現(xiàn)表明，系外行星的天氣狀況可能遠比我們想象的要奇怪！”

相關知識

太陽系外行星，或簡稱系外行星（Exoplanet），是位于太陽系之外，不繞行太陽公轉(zhuǎn)的行星。截至2020年6月底，已經(jīng)被確認的系外行星總共有4281顆，當中約有71.3%是透過凌日現(xiàn)象發(fā)現(xiàn)的；這些行星分屬3163個行星系，其中有701個多行星系[5]。開普勒任務已經(jīng)檢測到18,000顆行星候選者，包括262顆位于潛在適居帶的候選者。

作者： Julie Freydlin

FY：胖頭魚

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