NASA韦伯望远镜对神秘行星GJ 1214 b进行了最细致的观察

美国宇航局的詹姆斯-韦伯太空望远镜已经观察到了我们太阳系之外的一颗遥远的行星--而且与太阳系中的任何东西都不同--揭示出这可能是一个具有蒸汽大气的高度反射的世界。这是迄今为止对这个神秘世界最接近的观察，它是一颗"小海王星"，在以前的观察中基本上是无法看到的。

(相关资料图)

虽然这颗被称为GJ 1214 b的行星太热了，不可能有液态水的海洋，但是汽化的水仍然可能是其大气的主要部分。

马里兰大学的研究人员、发表在《自然》杂志上的一篇新论文的主要作者Eliza Kempton说："这颗行星完全被某种阴霾或云层所笼罩。在这次观测之前，大气层只是对我们完全隐藏起来。"她指出，如果确实富含水，该行星可能是一个水世界，在其形成时有大量的水和冰的物质。"

为了穿透这么厚的屏障，研究小组冒险采用了一种新颖的方法： 除了进行标准的观测--捕捉经过行星大气层过滤的宿主恒星的光线--他们还跟踪了GJ 1214 b的几乎整个围绕恒星的轨道。

这次观测展示了韦伯的中红外仪器（MIRI）的威力，它可以观察到人眼所能看到的电磁波谱部分以外的光的波长。利用MIRI，研究小组能够创建一种行星绕着恒星运行时的"热图"。热图显示了--就在该行星的轨道把它带到恒星后面之前，以及当它在另一边出现的时候--它的白天和黑夜的一面，揭示了大气层组成的细节。

这是一张早期的插图，显示了根据当时的信息，系外行星GJ 1214 b可能是什么样子。GJ 1214 b是一颗温暖的亚海王星大小的系外行星，距离地球大约48光年，是银河系中研究最多的系外行星之一。以前的光谱观测表明，这颗行星被气溶胶（云或雾）所笼罩，这使得在韦伯之前无法确定构成其厚重大气的气体的成分。资料来源：NASA、ESA、CSA和D. Player（STSCI）。

坎普顿说："获得完整轨道的能力对于了解行星如何将热量从白天分配到夜晚真的很关键。白天和黑夜之间有很大的反差。夜晚的一面比白天的一面更冷。事实上，温度从535华氏度转变为326华氏度（从279摄氏度转变为165摄氏度）。

如此大的转变只有在由较重的分子组成的大气中才有可能，如水或甲烷，这些分子在被MIRI观测时显得很相似。坎普顿说，这意味着GJ 1214 b的大气层主要不是由较轻的氢分子组成的，这可能是该行星的历史和形成的一个重要线索--也许是其水的开始。

她说："这不是原始的大气层，"。"它并不反映它周围形成的主星的成分。相反，它要么失去了大量的氢，如果它一开始就有一个富含氢的大气层，要么它一开始就由较重的元素形成--更多的冰，富含水的材料。"

坎普顿指出，虽然按照人类的标准，这颗行星很热，但它比预期的要冷得多。这是因为它异常闪亮的大气层，让研究人员感到惊讶，它反射了来自其母星的很大一部分光线，而不是吸收它并变得更热。

新的观测结果可能为更深入地了解一个笼罩在不确定性中的行星类型打开大门。迷你海王星--或论文中所说的亚海王星--是银河系中最常见的行星类型，但对我们来说却很神秘，因为它们不在我们的太阳系中出现。迄今为止的测量结果显示，它们与我们自己的海王星的缩小版大体相似。除此之外，我们知之甚少。

詹姆斯-韦伯太空望远镜是一个尖端的太空观测站，旨在探索宇宙，调查遥远的天体，并揭开我们太阳系的神秘面纱。信用：诺斯鲁普-格鲁曼公司

"在过去的近十年里，我们真正知道的关于这颗行星的唯一事情是大气层是多云的或朦胧的，"系外行星研究员Rob Zellem说，他与共同作者和系外行星研究员Tiffany Kataria在位于南加州的美国宇航局喷气推进实验室工作。"这篇论文对额外的详细气候解释有非常酷的影响--看看这个星球的大气层内发生的详细物理学。"

新的工作表明，这颗行星可能是在离其恒星较远的地方形成的，这是一种被称为红矮星的类型，然后逐渐向内旋转到现在的紧密轨道上。该行星的一年--围绕恒星的一个轨道--只需要1.6个地球日。

坎普顿说："最简单的解释是，如果你发现一颗水非常丰富的行星，它就会在离主星较远的地方形成。

天文学家将需要进一步的观察来确定GJ 1214 b的更多细节，以及其他小海王星类行星的形成历史。虽然这颗行星的大气层可能是水状的，但也有可能存在大量的甲烷成分。要对小海王星如何形成得出更广泛的结论，需要对它们进行更深入的观察。

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