哈勃用平流层探测到超热气巨行星

这位艺术家的概念展示了炙手可热的木星WASP-121b，它是系外行星平流层的最好证据。学分：埃克塞特大学布里斯托尔科学中心引擎室VFX

利用哈勃的光谱学能力，科学家发现了迄今为止最强有力的证据，证明了太阳系外行星上的平流层。平流层是大气层，温度随着海拔的升高而升高。

“这项结果令人兴奋，因为它表明太阳系中大多数大气的共同特征-温暖的平流层-也可以在系外行星大气中发现，” NASA艾姆斯研究中心研究合著者Mark Marley说。加利福尼亚的硅谷。“我们现在可以将系外行星大气中的过程与我们自己的太阳系在不同条件下发生的相同过程进行比较。”

在《自然》杂志上的报道中，科学家利用来自美国宇航局哈勃太空望远镜的数据研究了WASP-121b，这是一种被称为“热木星”的系外行星。它的质量是木星的1.2倍，半径是木星的1.9倍-使其更柔软。但是，尽管木星每12年绕太阳公转一次，但WASP-121b的轨道周期仅为1.3天。这颗系外行星离它的恒星太近了，如果离它更近，恒星的引力就会开始把它撕开。这也意味着地球的大气层被加热到了4600华氏度（2,500摄氏度）的炽热温度，足以将某些金属烧开。据估计，WASP-121系统距离地球约900光年-距离很远，但按照银河标准已接近。

先前的研究发现系外行星WASP-33b以及其他一些热木星上可能存在平流层的迹象。这项新研究提供了迄今为止最好的证据，因为研究人员首次观察到了热水分子的签名。

“理论模型表明平流层可能会定义一类不同的超热行星，这对它们的大气物理学和化学性质具有重要意义，”英国埃克塞特大学的首席作者兼研究员汤姆·埃文斯说。“我们的观察结果支持了这一情况。”

这个360°度动画描绘了WASP-121b行星；发光水的系外行星。WASP-121b的大气温度足以使铁沸腾，是一种系外行星，被称为“热木星”。该行星与位于“ Puppis”星座的恒星紧紧围绕轨道运行，距地球约900光年。

为了研究WASP-121b的平流层，科学家利用哈勃的光谱学能力分析了大气中不同分子对特定波长的光的反应。例如，取决于水温，行星大气中的水蒸气会对某些波长的光做出可预测的行为。

星光能够深入到行星的大气层中，从而使那里的气体温度升高。然后，这种气体将其热量作为红外线辐射到太空中。但是，如果大气层顶部的水蒸气较冷，则水分子将阻止此光的某些波长逸出到太空。但是，如果大气层顶部的水分子具有较高的温度，它们将以相同的波长发光。

加利福尼亚州帕萨迪纳市NASA喷气推进实验室的合著者Tiffany Kataria说：“水发出的光意味着温度随着高度的升高而升高。”“我们很高兴探索这种行为在哈勃观测中将持续多久的情况。”

这种现象与烟花相似，烟花的颜色来自发光的化学物质。当金属物质被加热和汽化时，它们的电子进入更高能态。根据材料的不同，这些电子在失去能量时会发出特定波长的光：例如，钠会生成橙黄色，锶会生成红色。WASP-121b大气中的水分子在失去能量时同样会发出辐射，但是会以人眼无法检测到的红外光的形式发出。

在地球的平流层中，臭氧气体会捕获来自太阳的紫外线，从而升高了这一层大气的温度。其他太阳系天体也有平流层。例如，甲烷负责木星和土星卫星土卫六平流层的加热。

行星大气的顶部被加热到4600华氏度（2,500摄氏度）的炽热温度，足以将某些金属烧开。学分：NASA，ESA和G.Bacon（STSci）

在太阳系行星中，平流层内的温度变化通常约为100华氏度（约56摄氏度）。在WASP-121b上，平流层中的温度升高了1,000度（560摄氏度）。科学家们还不知道是什么化学物质导致WASP-121b大气温度升高。氧化钒和氧化钛是候选物，因为它们通常出现在褐矮星中，“失败的恒星”与系外行星有一些共性。预计此类化合物仅在最热的木星上存在，因为需要高温才能使其保持气态。

“这颗超热系外行星将成为我们大气模型的基准，它将成为进入韦伯时代的绝佳观测目标，”研究合著者汉娜·韦克福德说，他在美国宇航局戈达德太空公司从事这项研究马里兰州格林贝尔特，飞行中心。

研究报告的PDF副本：具有平流层的超热气巨系外行星