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这颗外星行星有着非常怪异的大气层

美国国家航空航天局的斯皮策太空望远镜发现了证据,证明一颗海王星大小的热行星围绕太阳外的恒星运行时缺乏甲烷——这是我们太阳系中许多行星常见的成分。这颗行星被称为GJ 436b,温度约为980华氏度(527摄氏度)——预计它会有甲烷,但斯皮策的观测结果表明它没有。

一颗海王星大小的围绕另一颗恒星运行的行星有一个奇怪的大气层。分析表明,它缺乏甲烷,甲烷是太阳系许多行星的常见成分,也是生命的可能标志。

这一发现是在美国国家航空航天局的斯皮策太空望远镜捕捉到这颗太阳系外行星的六个红外波长的光线后做出的,使研究人员能够分析这颗系外行星大气层的成分。

该研究的主要作者、奥兰多中佛罗里达大学的博士生Kevin Stevenson说,这些结果令人费解,因为现有的模型表明,这颗系外行星中存在的碳应该是甲烷的形式。

史蒂文森告诉太空网:“这些观测结果很有说服力。”“现在球在理论家的手中。他们必须改进他们的模型,考虑到可能解释正在发生的事情的不平衡过程。目前的模型是确定这些行星大气层的第一步,但现在我们需要更进一步。”

太阳系中的甲烷

这颗热而无甲烷的行星被称为GJ 436b,大约相当于海王星的大小,使其成为任何望远镜都能成功分析大气层的最小行星。目前已知最小的系外行星是一个遥远的岩石世界,名为Gliese 581e,距离地球约20.5光年。

GJ 436b位于狮子座33光年外。这颗行星围绕其小恒星运行2.64天,这是一颗“M矮星”级恒星,比我们的太阳冷得多。当这颗行星在其恒星前方穿过时,可以从地球上看到它。

这项研究的发现将有助于天文学家进一步探索和表征地球大小的遥远行星的大气层。

最终,一台更大的太空望远镜可以使用同样的技术来搜索更小的类似地球的世界,寻找甲烷和其他生命的化学迹象,如水、氧气和二氧化碳。

史蒂文森说:“最终,我们希望在一个小而多岩石的世界上找到生物特征。”“氧气,尤其是一点点甲烷,会告诉我们,我们人类可能并不孤单。”

我们太阳系中所有的巨型行星的大气层中都有甲烷。在地球上,甲烷主要是由生活在奶牛体内并浸泡在积水稻田中的微生物制造的。

海王星之所以是蓝色的,是因为这种化学物质能吸收红光。甲烷是相对凉爽的天体的常见成分,包括棕矮星,它们是凉爽、昏暗的亚恒星。

事实上,任何一颗大气中含有氢、碳和氧的常见混合物,温度高达1340华氏度(727摄氏度)的行星,预计都会含有大量甲烷和少量一氧化碳。这是因为在这些温度下,任何存在的碳都应该以甲烷的形式存在。

“许多较大的行星和棕矮星被认为具有相似的大气行为,”中佛罗里达大学的社会学教授、该研究的首席研究员Joseph Harrington说。“棕矮星几乎都遵循着一种不难预测的大气化学。许多天文学家已经将这些模型应用于热系外行星,但在这种情况下,它并不起作用。”

不含甲烷

GJ 436b的温度为980华氏度(527摄氏度),应该有丰富的甲烷和更少的一氧化碳。然而,斯皮策望远镜的观测结果却恰恰相反。

太空望远镜捕捉到的红外波长显示出一氧化碳的存在,但没有甲烷的存在。

Harrington解释道:“这确实告诉我们,我们的模型还有改进的空间。”“这里的教训是,行星确实有个性。”

斯皮策望远镜能够通过观察GJ 436b在其恒星后面的滑动来探测到它微弱的光芒,这一事件被称为二次日食。

当这颗行星从视线中消失时,从恒星系统观察到的总光照会下降。测量这种减少是为了找到这颗行星在不同波长下的正确性。这项技术于2005年由斯皮策首次开创,此后被用于测量几颗木星大小的系外行星(即所谓的“热木星”)的大气成分

美国国家航空航天局喷气推进实验室和加州理工学院的外行星科学研究所所长Charles Beichman说:“斯皮策技术正被推向更小、更凉爽的行星,这些行星比之前研究的热木星更像我们的地球。”

他补充道:“在未来几年,我们可以预期,太空望远镜可以表征一颗大小为地球几倍的岩石行星的大气层。这样的行星可能会显示出生命的迹象。”

这项研究是在2009年5月斯皮策号的液体冷却剂用完之前进行的,正式开始了其“温暖”任务。

这项研究的细节将发表在4月22日的《自然》杂志上。


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