
天文学家使用 NASA 的詹姆斯韦伯太空望远镜 (JWST) 发现了一颗遥远、炽热的系外行星的动荡历史,这颗行星正在被其恒星拉伸和烧焦。这颗被称为 WASP-121b 的行星被锁定在一个危险的近距离轨道上,围绕着一颗大约 900 光年外的恒星,它比我们的太阳更亮、更热。世界被锁定在一个 30 小时的极速轨道上,离它的恒星如此之近,以至于强烈的潮汐力将其扭曲成足球状,使其处于被引力撕裂的边缘。这颗行星的一侧永久面向它的恒星,在超过 3,000°C (5,400°F) 的温度下烘烤——热到足以让液态铁下雨。即使是被锁定在永恒黑夜中的对半球,也在 1,500°C (2,700°F) 的温度下炖煮。这种极端环境使 WASP-121b 成为有史以来观测到的最恶劣的行星之一,也是行星科学的宝贵目标。

现在,由澳大利亚纽卡斯尔大学(University of New Castle)的天文学家托马斯·埃文斯-索马(Thomas Evans-Soma)领导的团队使用詹姆斯·韦伯太空望远镜(JWST)的近红外光谱仪(NIRSpec)探测到火星大气层中的分子混合物,每个分子都为它的戏剧性旅程提供了化学线索。这些物质包括水蒸气、一氧化碳、甲烷,以及有史以来第一次在行星大气层中出现的一氧化硅。它们一起讲述了一个用蒸汽和石头写成的 WASP-121b 的戏剧性起源故事,周一(6 月 2 日)发表的两篇论文对此进行了描述。这两项研究的结果表明,WASP-121b 并没有形成今天的位置。相反,它可能起源于其行星系统中一个更冷、更遥远的区域,类似于我们太阳系中木星和天王星之间的区域。在那里,它会积累富含甲烷的冰和重元素,在其不断增长的大气中嵌入独特的化学特征。后来,引力相互作用——可能是与其他行星的相互作用——会使 WASP-121b 向内螺旋向它的恒星飞去。随着它越来越近,它冰冷、富含氧气的鹅卵石的供应将被切断,但它应该能够继续收集富含碳的气体。这可以解释为什么当今世界大气中的碳比氧多,这种化学失衡提供了它穿过圆盘过程的快照。为了理解复杂的大气数据,由德国马克斯·普朗克天文研究所的 Cyril Gapp 领导的第二个研究团队创建了火星大气层的 3D 模型,解释了昼夜之间的巨大温差。发表在《天文学杂志》(The Astronomical Journal)上的一篇论文中描述了他们的模拟,帮助分离了来自行星轨道上不同区域的信号,揭示了分子如何在整个轨道上移动和循环。科学家们说,在新检测到的分子中,一氧化硅的存在特别具有启发性,因为它通常不会以他们观察到的气态形式存在。相反,研究人员认为,这种气体最初被锁定在撞击这颗年轻行星的小行星体内的石英等固体矿物中。根据发表在《自然天文学》(Nature Astronomy)上的一篇新论文,随着时间的推移,随着行星的增长并向内螺旋向恒星旋转,这些物质将被蒸发并混入其大气层中。在 WASP-121b 较凉爽的“夜间”一侧,研究人员发现了大量的甲烷气体。研究指出,这令人惊讶,因为甲烷通常会在如此高温下分解。