炙热的系外行星上居然落下了铁雨

作者:李彤馨/编译来源:蝌蚪五线谱发布时间:2020-03-18

“最奇异的系外行星”这一头衔有了新的竞争者。

一颗名为WASP-76 b的行星可能是我们所知道的最极端的世界。

在这幅艺术作品中,铁蒸汽凝结成铁滴,落在系外行星WASP-76 b上。 

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图自ESO/M. Kornmesser

“最奇异的系外行星”这一头衔有了新的竞争者。

这一头衔已经在HD 189733 b的头上停留了一段时间,那是一个钴蓝色的外星世界,玻璃液滴组成的玻璃雨以高达5400英里每小时(8790公里每小时)的速度从空中冲刷而过。但一项最新的研究报告称,铁雨也许会穿过WASP-76b厚厚的、湍流的空气。WASP-76 b是位于双鱼座的一颗奇特的“超热木星”,距离太阳约640光年。

WASP-76 b每1.8个地球日绕其主恒星公转一圈,这一公转轨道如此之近,以至于这一气态行星被“潮汐锁定”了,朝向中央恒星的总是相同的一面。研究人员称,该行星白天的温度会上升到4350华氏度(2400摄氏度)以上——温度足以蒸发金属——而夜间的温度则要“凉爽”得多,但仍然有2730华氏度(1500摄氏度)。

该研究的主要作者、瑞士日内瓦大学天文学副教授David Ehrenreich称:“这可能是我们能在一个星球上找到的最极端气候。”

Ehrenreich称:“我们必须扩展我们对什么是气候、什么是行星大气的理解,才能理解这颗行星。”

WASP-76 b是在2013年被发现的。这颗系外行星的质量与木星差不多,但它是木星的两倍宽,这可能是因为它从主恒星那里接收到了大量的辐射,以至于它的大气层大大膨胀。

在新的研究中,研究人员使用了用于岩石系外行星和稳定光谱观测的光栅摄谱仪(ESPRESSO)对WASP-76 b进行了研究。它安装在智利的欧洲南方天文台中的超大望远镜上。

ESPRESSO在WASP-76 b的昏线检测到了强烈的铁蒸汽的特征。但是,在该行星另一侧的晨线边界并没有发现同样的特征。

“夜里一定发生了一些使铁消失的事情,”Ehrenreich说道。

他补充道,最好的解释是,风和WASP-76 b的自转将蒸发的铁从白天带到黑夜。夜晚足够凉爽,因此铁蒸汽可以凝结成云,从而成为雨水倾泻到空气中。雨水可能由硫化铁或氢化铁等化合物组成。

但“在这种条件下,最可能的情况是铁凝结成纯铁的液滴,”Ehrenreich说,“这铁雨可能最终通过大气环流再次回到白天,使循环永久化。”

而且,这雨很可能不会以温和的薄雾形式落下,因为WASP-76 b两个半球之间巨大的温差产生了惊人的凶猛风力。Ehrenreich举例称,行星处于白天区域空气中的铁正以每小时11000英里(18000公里/小时)的速度朝夜晚的区域刮去。

WASP-76 b的奇特之处还不仅于此。研究人员称,由于热负荷较高,白天的大气可能比夜晚大气膨胀的多。因此,高耸的云层可能是由白天到黑夜过渡的标志,“而且这个行星上落下的细雨不是水滴,而是铁滴,”Ehrenreich说道。

WASP-76 b的疯狂之处不仅仅是吸引眼球。Ehrenreich称,有关这种奇特的系外行星的新消息将有助于科学家完善和测试气候和全球环流模型,从而能更好地了解一般外行星大气。WASP-76 b也提醒研究人员要保持开放的心态,因为大自然会展现出令人眼花缭乱的多样性。

“系外行星就像是充满惊喜的真正宝库,”Ehrenreich说,“你探索的越多,发现的就越多。”

他和他的同事们的目标是挖掘更多这样的惊喜。新的研究结果已发表在《自然》杂志上。目前研究人员正在使用ESPRESSO对系外行星大气进行广泛的调查,这可以揭示WASP-76 b是一个独有的异常值还是一群异常值中的之一。

Ehrenreich在一份声明中说道:“我们现在有一种追踪最极端系外行星气候的全新方式。”


蝌蚪五线谱编译自scientificamerican,译者李彤馨,转载须授权

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