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系外行星大氣中驚現'臭雞蛋'氣味,揭秘遙遠世界的化學秘密!

2024-07-11科學

研究系外行星的大氣對我們有多方面的幫助。有時,它幫助我們理解它們的形成過程;有時,它幫助我們判斷這些星球是否可能適宜居住。有時,它還能讓新聞官寫出這樣的標題:「氣體巨星的惡臭?附近的系外行星散發著腐爛雞蛋的氣味。」這個標題是在約翰霍普金斯大學(JHU)的新聞部門釋出了一項研究後出現的,該研究描述了我們所知道的最近的「熱木星」之一的大氣情況,並最近在【自然】雜誌上發表。

腐爛雞蛋的惡臭是由一種名為硫化氫的化合物引起的。在系外行星HD 189733的情況下,其大氣中含有這種分子的微量。技術上講,即使是很小的量也足以引起難聞的氣味。不過,考慮到該星球大氣中所有其他成分,這種氣味對一個真實的鼻子來說可能根本不會察覺。

那麽,天文學家是如何探測到它的呢?他們使用了占士·韋伯太空望遠鏡的光譜分析。它不僅在行星大氣中顯示了硫化氫,還有其他類別的硫,這被認為是生命的基石之一,因此也是尋找宜居世界時的主要探測目標。

HD 189733顯然不適宜居住。它比水星更接近其宿主星13倍,遭受著出了名的惡劣天氣,包括側向的玻璃雨、8000公裏/小時的風和超過900攝氏度的溫度。然而,它每兩天的地球日就會從其母星前面經過一次,這使得它成為觀測系外行星大氣的基準案例。

在JHU的Guangwei Fu及其同事進行的研究中,發現其大氣中存在硫化氫(以前未探測到的)只是眾多大氣發現之一。另一個重要發現是大氣中缺乏甲烷。盡管物理條件使得甲烷不太可能存在於該星球的大氣中,但以前的研究已經發現了它。相比之下,Fu博士的全面研究清楚地沒有在HD 189733的大氣中看到甲烷。

不過,它的大氣中確實含有金屬。就像恒星一樣,系外行星可以有「金屬量」水平。金屬量可以幫助確定恒星的質素如何隨著其金屬含量的變化而變化。在我們自己的太陽系中,盡管質素較小,但海王星和天王星的金屬濃度高於木星和土星。科學家們仍在研究這種相關性。

正如Fraser所描述的,JWST正在變成一個出色的行星獵手和大氣辨識者。

總的來說,系外行星的創造是一個熱門的研究課題,盡可能多地了解行星的大氣將使科學家能夠建立更好的模型來理解系外行星是如何形成的。JWST是人類在這方面最有力的工具之一,以如此詳細的程度描述HD 189733的大氣是一個很好的基線,可以用來比較其他系外行星的大氣。

JWST遠未完成收集有關這些系外行星大氣的新原始數據。隨著更多數據的收集和分析,HD 189733的大氣將作為比較其他太陽系中其他氣體巨星的試金石。至少科學家們不必去聞它就能這麽做。