发布时间：2024-06-21 15:07:22 栏目：精选百科
在棉花糖般的行星 WASP-107 b 中隐藏着令人惊讶的少量甲烷和超大尺寸的核心。
这一发现基于詹姆斯韦伯太空望远镜获得的数据，标志着首次对系外行星核心质量进行测量，并可能为未来对行星大气层和内部结构的研究奠定基础，这是寻找太阳系外宜居世界的一个关键方面。
“观察数百光年外行星的内部听起来几乎是不可能的，但当你了解其内部的质量、半径、大气成分和温度时，你就掌握了了解内部情况和核心重量所需的所有信息，”主要作者、约翰霍普金斯大学地球和行星科学彭博杰出教授戴维·辛格 (David Sing ) 说道。“现在我们可以对不同系统中的许多不同气态行星进行这种观察。”
这项研究今天发表在《自然》杂志上，表明该行星的甲烷含量比预期的少一千倍，核心质量是地球的 12 倍。
WASP-107 b 是一颗巨大的行星，被蓬松如棉花般的灼热大气层包裹着，它绕着一颗距离我们约 200 光年的恒星公转。它之所以蓬松是因为其结构：它的大小与木星相当，但质量只有木星的十分之一。
尽管这颗行星含有甲烷(地球上生命的基石)，但由于距离母星太近且缺乏固体表面，因此并不适宜居住。但它可能蕴藏着有关行星后期演化的重要线索。
在今天发表在《自然》杂志上的另一项研究中，其他科学家也利用韦伯望远镜发现了甲烷，并对该行星的大小和密度给出了类似的见解。
“我们想寻找更类似于我们太阳系气态巨行星的行星，这些行星的大气中含有大量甲烷，”辛说。“WASP-107 b 的故事之所以如此有趣，是因为我们不知道甲烷含量为何如此之低。”
新的甲烷测量结果表明，甲烷分子在从行星内部向上流动时会转化为其他化合物，并与高层大气中的其他化学物质和星光发生相互作用。研究小组还测量了二氧化硫、水蒸气、二氧化碳和一氧化碳，并发现 WASP-107 b 的重元素含量比天王星和海王星还要多。
辛格说，这颗行星的化学成分开始揭示行星大气在极端条件下如何表现这一谜题的关键部分。他的团队将在明年利用韦伯望远镜对另外 25 颗行星进行类似的观测。
“我们从未详细研究过系外行星大气中的混合过程，因此这将对理解这些动态化学反应如何进行大有裨益，”辛说。“当我们开始研究岩石行星和生物标志物特征时，这绝对是我们需要的。”
这项研究的共同负责人、约翰霍普金斯大学行星科学博士生扎法尔·鲁斯塔姆库洛夫 (Zafar Rustamkulov)表示，科学家们曾推测，这颗行星的膨胀半径过大是由内部的热源造成的。通过将大气和内部物理模型与韦伯太空望远镜的 WASP-107 b 数据相结合，该团队解释了这颗行星的热力学如何影响其可观测到的大气。
“这颗行星有一个热核，这个热源正在改变深层气体的化学性质，但它也推动了这种强烈的对流混合从内部冒出来，”Rustamkulov 说。“我们认为这种热量正在导致气体的化学性质发生变化，特别是破坏甲烷并产生大量的二氧化碳和一氧化碳。”
鲁斯塔姆库洛夫表示，新发现还代表了科学家们能够对系外行星内部和其大气层顶部建立的最清晰的联系。去年，韦伯望远镜在另一颗名为 WASP-39 的系外行星上发现了距离地球约 700 光年的二氧化硫，这是由星光驱动的反应产生大气化合物的第一个证据。
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