熱木星平流層的發現如何幫助尋找其他行星上的生命
有史以來第一次，一顆位於880光年之外的系外行星被髮現有一個平流層——在高層大氣中的一層，溫度越高越高。這一發現可能有助於天文學家改進可能導致在其他系外行星上發現外星生命的技術。
今天發表在《自然》雜誌上的一項研究稱，這顆行星被稱為WASP-121b。它屬於一類被稱為熱木星的系外行星，這些行星又大又熱，很容易研究，因此天文學家可以磨練他們的技能並證實他們的理論。今天的發現證實了天文學家的猜測：太陽系外的超熱氣體巨星可以有一個平流層。
WASP-121b的質量相當於木星的兩倍。因為它的軌道比水星的軌道更接近它的主恆星，它的大氣層加熱到超過4500華氏度(在這個溫度下，你可以煮鐵。）利用美國宇航局的哈勃太空望遠鏡，研究人員能夠探測到行星大氣中發光的水分子，這是WASP-121b有平流層的清晰訊號。究竟是什麼導致了平流層更是一個謎，但它可能是像釩氧化物和鈦氧化物，這被認為是像地球上的臭氧氣體，研究說。
在地球上，低層大氣分為兩個區域：對流層，它離地面較近，平流層，它是高層。平流層中含有臭氧，它吸收來自太陽的有害紫外線輻射，併在這個過程中加熱平流層。這意味著，在對流層，溫度越高，溫度越低；在平流層，溫度越高，溫度越高。我們太陽系中的大多數其他行星——像火星、木星、土星，甚至像土星的土衛六這樣的衛星——都有平流層(例如，在木星和土衛六上，甲烷是它們的罪魁禍首。）因此，天文學家一直認為太陽系以外的行星也會有甲烷。
在熾熱的木星上，科學家認為平流層是由氧化釩和氧化鈦等化學物質形成的，這些化學物質吸收恆星的輻射，僅在最高溫度下才以氣體的形式存在。但直到現在，科學家們還沒有找到確鑿的證據證明系外行星上存在平流層。”亞利桑那州立大學地球與空間探索學院助理教授邁克爾·萊恩（MichaelLine）沒有參與這項研究，他告訴《邊緣報》（The Verge）記者：“我們沒有看到任何我們預期的（平流層），這一事實挑戰了我們的預期。”。所以最終找到一個是非常令人興奮的。
為了研究WASP-121b，研究人員觀察了行星的亮度在不同波長的光下是如何變化的。他們發現，WASP-121b高層大氣中的水分子發光併發出光，而不是吸收光。這意味著上面有一層熱水氣體，而不是在沒有平流層的情況下預期的較冷層。WASP-121b同溫層的溫度變化是極端的：大約1800華氏度。作為參考，在我們太陽系的行星上，溫度的變化通常低於212華氏度。”“這是迄今為止在一顆系外行星上存在平流層的最好證據之一，”主要作者、埃克塞特大學（University of Exeter）研究員託馬斯·埃文斯（Thomas Evans）告訴《邊緣》（the Verge）。
關於WASP-121b及其大氣層，我們還有很多不瞭解的地方。埃文斯說，首先，我們不知道到底是什麼導致了平流層。研究人員能夠檢測出氧化釩和一些氧化鈦，但資料並不確鑿。賓夕法尼亞州立大學系外行星和宜居世界中心的博士後託馬斯·比提（Thomas Beatty）說，這一發現也引發了對其他類似熱木星的質疑，這些熱木星被髮現沒有平流層。為什麼WASP-121b有平流層，而其他的沒有？WASP-121b的大氣層裡到底發生了什麼？
太陽系外行星的研究才剛剛起步，其中一部分重點是尋找太陽系外生命的蹤跡。像WASP-121b這樣的星球實在太熱了，不可能像我們所知的那樣擁有任何生命——不管它們是否有平流層。但研究它們仍然是關鍵：它使研究人員能夠檢驗他們的理論，並更多地瞭解基礎物理。”伯爾尼大學空間與宜居性中心主任凱文·亨格說：“它們是磨練我們的技能、開發我們的工具、為更像地球的東西做好準備的第一步。”這是漫長道路上的第一步。”
亞利桑那州立大學的萊恩說，這有點像玩超級馬裡奧兄弟3。在遊戲中，你可以使用一個曲速哨子和跳過關卡到達遊戲的最終世界。但如果不經過所有的關卡，學習技能和收集工具，你最終擊敗鮑瑟的機會微乎其微。研究像WASP-121b這樣的行星就像經歷了所有這些層次：它讓天文學家建立起他們的知識，所以當我們有一個類似地球的行星可以承載生命時，我們就更好地準備研究它。”“你不想在旅途中跳過（熱木星），因為你想建立你的工具，”Line說因此，當我們認為我們在測量一顆類地行星上的生物訊號時，我們將對可能絆倒我們的潛在物理有更好的理解。”
接下來，埃文斯想繼續觀察黃蜂-121b更長的時間。最終，他希望利用美國宇航局的詹姆斯·韋伯太空望遠鏡研究這顆行星，該望遠鏡將於明年發射，將是迄今為止建造的最強大的太空望遠鏡。JWST將使天文學家能夠進行更精確的測量，希望它能解開WASP-121b上平流層的奧祕。”詹姆斯·韋伯將成為所謂的遊戲規則改變者每顆行星的資料量將是更大的數量級。”
- 發表於 2021-05-29 07:28
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