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系外行星大气中惊现'臭鸡蛋'气味,揭秘遥远世界的化学秘密!

2024-07-11科学

研究系外行星的大气对我们有多方面的帮助。有时,它帮助我们理解它们的形成过程;有时,它帮助我们判断这些星球是否可能适宜居住。有时,它还能让新闻官写出这样的标题:「气体巨星的恶臭?附近的系外行星散发着腐烂鸡蛋的气味。」这个标题是在约翰霍普金斯大学(JHU)的新闻部门发布了一项研究后出现的,该研究描述了我们所知道的最近的「热木星」之一的大气情况,并最近在【自然】杂志上发表。

腐烂鸡蛋的恶臭是由一种名为硫化氢的化合物引起的。在系外行星HD 189733的情况下,其大气中含有这种分子的微量。技术上讲,即使是很小的量也足以引起难闻的气味。不过,考虑到该星球大气中所有其他成分,这种气味对一个真实的鼻子来说可能根本不会察觉。

那么,天文学家是如何探测到它的呢?他们使用了詹姆斯·韦伯太空望远镜的光谱分析。它不仅在行星大气中显示了硫化氢,还有其他类型的硫,这被认为是生命的基石之一,因此也是寻找宜居世界时的主要探测目标。

HD 189733显然不适宜居住。它比水星更接近其宿主星13倍,遭受着出了名的恶劣天气,包括侧向的玻璃雨、8000公里/小时的风和超过900摄氏度的温度。然而,它每两天的地球日就会从其母星前面经过一次,这使得它成为观测系外行星大气的基准案例。

在JHU的Guangwei Fu及其同事进行的研究中,发现其大气中存在硫化氢(以前未探测到的)只是众多大气发现之一。另一个重要发现是大气中缺乏甲烷。尽管物理条件使得甲烷不太可能存在于该星球的大气中,但以前的研究已经发现了它。相比之下,Fu博士的全面研究清楚地没有在HD 189733的大气中看到甲烷。

不过,它的大气中确实含有金属。就像恒星一样,系外行星可以有「金属量」水平。金属量可以帮助确定恒星的质量如何随着其金属含量的变化而变化。在我们自己的太阳系中,尽管质量较小,但海王星和天王星的金属浓度高于木星和土星。科学家们仍在研究这种相关性。

正如Fraser所描述的,JWST正在变成一个出色的行星猎手和大气识别者。

总的来说,系外行星的创造是一个热门的研究课题,尽可能多地了解行星的大气将使科学家能够创建更好的模型来理解系外行星是如何形成的。JWST是人类在这方面最有力的工具之一,以如此详细的程度描述HD 189733的大气是一个很好的基线,可以用来比较其他系外行星的大气。

JWST远未完成收集有关这些系外行星大气的新原始数据。随着更多数据的收集和分析,HD 189733的大气将作为比较其他太阳系中其他气体巨星的试金石。至少科学家们不必去闻它就能这么做。