外星落日的別樣浪漫

于巧峰

提到外星球，現實幾乎可以媲美科幻小說了。以開普勒-16b 來說，這是一顆土星大小的行星，距離地球大約200光年，圍繞兩顆恒星（而不是一顆）運轉。它有一個綽號——塔圖因，也就是小說中盧克和安納金·天行者那個虛構的家園。在這里，每天都能看到兩次日落，同樣讓人震撼。

每天傍晚，兩個在天空中永遠相距不遠的太陽相繼在耀眼的光輝中落入地平線。盡管想象兩顆朦朧的紅色恒星降至地平線以下并非難事，但天文學家仍然無法確定這些恒星是否確實是紅色的。在系外行星上，“一些落日實際上和地球上的不完全相同”。巴黎天體物理學研究所的天文學家保羅·安東尼·威爾遜表示：“它們的顏色會非常不同。”

當然，天文學家無法親見這些落日——大多數時候甚至不能直接看到這些行星。他們會等待一個時刻：當恒星微微變暗，行星“凌越”或者直接從恒星前面經過并遮擋住恒星的小部分光線時，借機觀察這些行星。但并不是所有撞到行星圓盤的光線都會被阻擋， 實際上，一些光線會穿過行星最高層的大氣層。“我們收集穿透大氣層的光線，并將其解析成不同的顏色。” 威爾遜說，“我們注意到，當我們看這些系外行星的大氣層時，會發現一些顏色缺失了。”

這些缺失的顏色都有對應的化學物質，從我們熟悉的水蒸氣到比較陌生的氣態金屬——這些物質大量存在于系外行星的上層大氣中。這些化學物質可以吸收恒星特定顏色或波長的光。因此，在這個對天文學來說很常見的反直覺聯系中，任何缺失的星光都代表行星大氣層中存在某種化學物質，而可見的星光則代表行星大氣層中缺乏某種化學物質。

它給我們最明顯的暗示是我們能夠據此檢測到特定的分子，如氧氣，這可以表明一個行星是適合居住的——甚至可能已經有人居住了。不過，我們發現的第一顆凌越恒星的系外行星HD 209458b肯定不是這樣的情況。它是一顆氣態行星，質量約與木星相當，軌道半徑只有水星的1/8，所以熾熱難當。

這顆行星發現于1999年，在之后不到一年的時間里，天文學家用哈勃空間望遠鏡多次觀察它，希望發現透過其外層大氣的光線。果然，除了一部分特定的可以被鈉吸收的波長之外，星光仍然可以被看到。每當行星凌越其恒星時，這些橙色色調都明顯減少，在恒星的光譜里形成譜線。為什么會這樣呢？可能是因為行星的大氣層中存在大量的鈉原子，鈉原子吸收了特定波長的星光所致。

12年來，光譜中缺失的譜線使得行星的大氣層非常引人注目。之后，埃克塞特大學的行星科學家弗雷德里克·彭特使這顆行星的大氣層更直觀地為更多世人所知。他利用建模來展示在富含鈉的天空中日落會是什么樣的景象——那看起來真的很不一樣。

高懸在這顆星球天空中的星星看起來是白色的，就像我們正午的太陽一樣。但是當它開始下沉時，陽光穿透的大氣越來越多，鈉吸收的紅色光和橙色光也越來越多，但恒星中的藍色光和綠色光會被放行。藍色波長散射得更多（像它們在地球上一樣），因此恒星最初看上去是藍色的。而當它開始下降時，藍色光散射得如此厲害，以至于分散開去（這也和在地球上一樣），恒星就會變成明亮的綠色。

因此 ，如果我們在HD 209458b上看日落的話，恒星在墜入地平線之前會由藍色變為綠色。不過，由于這顆行星是氣態的，根本沒有地面可供人們站在上面觀看日落，在彭特的日落模型中，觀察者是位于其外層大氣層中的空間站里。

當天文學家觀察另一顆熾熱的“木星”HD 189733b凌越恒星時，他們期望看到類似于HD 209458b的結果，即失蹤的譜線會對應行星大氣層中的化學物質。所以當HD 189733b沒有顯示出任何譜線缺失時，他們非常驚訝。難道是大氣層中沒有什么物質多到足以吸收掉特定顏色的光？還是因為只有一個厚厚的、高海拔的云層均衡地吸收并散射所有顏色的光？天文學家認為是后者。

因此， 在行星HD 189733b上沒有單一的元素吸收特定顏色的光。日落時，硅酸鹽塵埃會散射掉藍色光，只留下一顆紅星落于HD 189733b朦朧的地行星HD 209458b上的落日行星HD 189733b上的日落與地球上的場景極為相似平線下，與地球上的日落場景非常類似。

即使是在地球上，日落也可能會讓你大吃一驚。如果你有機會在一個清晰的角度觀察遠處地平線上的日落，那就密切關注一下太陽的圓盤慢慢下沉。在太陽的上邊緣消失在地平線上、夜晚來臨之前的一瞬間，可能會迅速地閃現出一抹生動的綠色。要看到這種景象，你需要清楚地看到遠處的地平線， 不能有陰霾， 并且還要有極大的耐心和極好的運氣。

出現綠色閃光的原因有兩個。第一，光線進入一個新的媒介時會發生折射，而藍光比紅光折射得更為嚴重，因此落日的底部邊緣是紅色的，而頂部是藍色的。所以感官上紅色太陽先于藍色太陽落下。第二，因為藍色光線很容易分散在我們的大氣層中，因此你看到的最后的光不是藍色的而是綠色——與行星HD 209458b的情景相似。

所以， 如果條件許可的話，地球上的日落也會和系外行星上的一樣奇特。

行星HD 209458b上的落日