热木星|系外行星的天气是怎样的？来看看双鱼座热木星上的铁雨吧天文|科学|太阳系

简介：由David Ehrenreich领导的一组天文学家发现2016年发现的WASP-76b这颗行星的天气情况比人类想象的要陌生。

由大卫·埃伦里奇（David Ehrenreich）领导的一组天文学家发现，系外行星 WASP-76b的天气情况比人类想象的要陌生。新的观测结果可能来源于这颗超高温气态巨行星一侧的铁雨。

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2016年，天文学家在双鱼座（Constellation Pisces）发现了距地球约640光年的气态巨行星WASP-76b ，当时的他们已经领略到了它的与众不同。 WASP-76b绕其恒星公转的周期仅为43小时，这使它成为了一颗“热木星”（热木星指公转轨道极为接近其宿主恒星的类木行星）。

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WASP-76b的艺术插图（图片来源：Latestly）
由瑞士日内瓦大学（University of Geneva ， Switzerland）领导的一组天文学家发现，这颗行星可能比我们想象的还要奇怪，它承载着由铁构成的云和雾。这项研究发表在了《自然》杂志上。

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WASP-76b处于潮汐锁定状态，所以，就和月球一样，它总是以同一面朝向它的恒星。这颗行星持续被白昼照亮的一侧（昼侧）可高达2400°C ，即使是永远处于黑夜的一侧（夜侧）也只能冷却到1400°C 。

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潮汐锁定的系外行星上的地形形成示意图。恒星能量在行星昼侧被直接利用，在夜侧则以光和热的形式重新分配。（图片来源：LingamLoeb）
从地球的视角来看，这颗热木星会从它的恒星面前绕过，因此天文学家可以获取到在这个过程中穿过行星大气层的恒星星光光谱。埃伦里奇和他的同事在智利阿塔卡马沙漠使用了安装在欧洲南部天文台的甚大望远镜（Very Large Telescope）上的岩石态系外行星和稳定光谱观测阶梯光栅光谱仪（ESPRESSO Spectrograph ，以下简称ESPRESSO）。 “ESPRESSO提供的精度是其他光谱仪之前从未达到过的。 ”合著者玛莉亚·罗莎·萨帕特罗·奥索里奥（María Rosa Zapatero Osorio ，西班牙天体生物学中心）解释说。
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一颗行星从它的恒星面前穿过。图片来源：ESA/ATG medialab
铁雨
高分辨率光谱显示，在从白天到黑夜的过渡过程中， WASP-76b的大气层中含有大量铁蒸气。然而，这一特征却从黑夜到白天的大气层中消失了。天文学家认为这是因为强风把铁蒸气吹到了夜侧，它在那里冷却并凝结了成云。

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艺术插图：气态巨行星的大气中，铁雨伴着暮色倾泻而下。（图片来源：ESO/M.Kornmesser）
“这颗行星在接近铁凝固点的温度下有一个晨昏带， ”埃伦里奇解释说， “所以大气成分的变化（有铁和没有铁）就发生在我们能够观测到的地方。 ”
合著者努诺·桑托斯（Nuno Santos ，葡萄牙波尔图大学）说，这颗行星是一个气态巨行星，因此没有表面能承载雨滴的坠落，但是行星的引力很可能把云层向下拉，使夜侧笼罩在铁雾中。然后，全球风将云和雾推到昼侧，在那里，云雾“蒸发—冷凝”的循环再次重复。

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这并不是第一颗大气中发现铁的系外行星，温度更高的热木星KELT-9b也含有电离铁和钛。然而，在WASP-76b的例子中，天文学家发现的中性铁蒸气是以云雾而不是电离的无云形态存在的。

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KELT-9（左）及其行星KELT-9b（右）的艺术插图。这颗行星绕其主星旋转只需1.5天。（图片来源：NASA/加州理工学院喷气推进实验室/罗伯特·赫特）
没有参与这项研究的卡罗尔·哈斯韦尔（Carole Haswell ，开放大学）为这项新的观察感到兴奋不已，她说：“这些发现表明，系外行星的天气状况可能远比我们想象的要奇怪！”分页标题
相关知识
太阳系外行星，或简称系外行星（Exoplanet），是位于太阳系之外，不绕行太阳公转的行星。截至2020年6月底，已经被确认的系外行星总共有4281颗，当中约有71.3%是透过凌日现象发现的；这些行星分属3163个行星系，其中有701个多行星系[5] 。开普勒任务已经检测到18,000颗行星候选者，包括262颗位于潜在适居带的候选者。
作者： Julie Freydlin
FY：胖头鱼
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