天文學

哈勃望遠鏡揭示外星世界的多云天氣

在由芝加哥大學天文系和天體物理系研究者們領銜發表的科學報告中，第一次明確描述出了一個圍繞其他星體轉動的“超級類地行星”級行星的大氣。

這個經過審核被命名為GJ1214b的行星被歸類為“超級類地行星”級別，是因為它的質量在地球與海王星之間。先前對GJ1214b的研究衍生出了兩種對于行星大氣的可能解釋。其一是它的大氣完全由水蒸氣或一些其他重型分子組成，其二是它包含高海拔的云，而這些云阻止了人們觀察它下面是什么。

但現在，由芝加哥大學的勞拉·克萊德爾格和雅各布·賓領銜的天文學家，已經從哈勃望遠鏡收集到的數據中發現了GJ1214b行星大氣中有云的準確證據。哈勃觀察行動使用了11個月中共計96個小時的觀察數據。這是有史以來致力于研究外星行星的項目中最大的哈勃項目。

“我們挑戰了哈勃望遠鏡可能的極限來進行這項研究，” 克萊德爾格說道，“這一進展為用相似的技術描述其他地球特征奠定了基礎。”

GJ1214b位于距離地球僅40光年的地方，在蛇夫座星云的方向上。因為它接近我們的太陽系同時又因為它寄主星的小尺寸，GJ1214b是最容易觀察的“超級類地行星”。它每38小時就經過母恒星的前面，因為星光濾過它，給科學家們提供了一個研究其大氣的機會。

研究人員用哈勃望遠鏡通過紅外線精確地測量出了GJ1214b的光譜，發現是高海拔云層遮蓋了星球。這些云隱藏了低層大氣和星球表面的構成與特征的所有信息。

這顆行星在2009年因MEarth計劃而被發現，這個計劃監控著兩千顆過境紅矮星行星。對于這顆行星，下一步目標是通過跟進繼續觀察來描述它的大氣。根據賓在2010年用一個陸基的望遠鏡得出的第一光譜推測，這顆行星的大氣主要是水蒸氣或以氫氣為主的高海拔云。

更多在2012和2013年得到的精確觀察幫助團隊區分開了這兩種情況。哈勃光譜揭示出在這顆行星的大氣中找不到任何化學痕跡。這使得天文學家們能夠排除由水蒸氣、甲烷、氮氣、一氧化碳或二氧化碳組成的無云大氣。

新數據的最好解釋是在這顆行星的大氣中有高海拔云，雖然對它們的構成仍然一無所知。根據“超級類地行星”模型的大氣推測，這些云可能是由氯化鉀或硫化鋅在GJ1214b那灼熱的450華氏度的環境下形成的。

王譽成/編譯

內容來源：science daily網站