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多云有蒸汽 哈勃望远镜揭示"超级类地行星"气候

http://www.kexue.com 2014-03-07 09:40:26 自然与科技杂志  发表评论


哈勃望远镜揭示外星世界的多云天气

  在由芝加哥大学天文系和天体物理系研究者们领衔发表的科学报告中,第一次明确描述出了一个围绕其他星体转动的“超级类地行星”级行星的大气。

  这个经过审核被命名为GJ1214b的行星被归类为“超级类地行星”级别,是因为它的质量在地球与海王星之间。先前对GJ1214b的研究衍生出了两种对于行星大气的可能解释。其一是它的大气完全由水蒸气或一些其他重型分子组成,其二是它包含高海拔的云,而这些云阻止了人们观察它下面是什么。

  但现在,由芝加哥大学的劳拉-克莱德尔格和雅各布-宾领衔的天文学家,已经从哈勃望远镜收集到的数据中发现了GJ1214b行星大气中有云的准确证据。哈勃观察行动使用了11个月中共计96个小时的观察数据。这是有史以来致力于研究外星行星的项目中最大的哈勃项目。

  “我们挑战了哈勃望远镜可能的极限来进行这项研究,” 克莱德尔格说道,“这一进展为用相似的技术描述其他地球特征奠定了基础。”

  GJ1214b位于距离地球仅40光年的地方,在蛇夫座星云的方向上。因为它接近我们的太阳系同时又因为它寄主星的小尺寸,GJ1214b是最容易观察的“超级类地行星”。它每38小时就经过母恒星的前面,因为星光滤过它,给科学家们提供了一个研究其大气的机会。

  研究人员用哈勃望远镜通过红外线精确地测量出了GJ1214b的光谱,发现是高海拔云层遮盖了星球。这些云隐藏了低层大气和星球表面的构成与特征的所有信息。

  这颗行星在2009年因MEarth计划而被发现,这个计划监控着两千颗过境红矮星行星。对于这颗行星,下一步目标是通过跟进继续观察来描述它的大气。根据宾在2010年用一个陆基的望远镜得出的第一光谱推测,这颗行星的大气主要是水蒸气或以氢气为主的高海拔云。

  更多在2012和2013年得到的精确观察帮助团队区分开了这两种情况。哈勃光谱揭示出在这颗行星的大气中找不到任何化学痕迹。这使得天文学家们能够排除由水蒸气、甲烷、氮气、一氧化碳或二氧化碳组成的无云大气。

  新数据的最好解释是在这颗行星的大气中有高海拔云,虽然对它们的构成仍然一无所知。根据“超级类地行星”模型的大气推测,这些云可能是由氯化钾或硫化锌在GJ1214b那灼热的450华氏度的环境下形成的。

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