NASA 哈伯望遠鏡發現,這顆熱木星半夜下「防曬霜」雪

作者 | 發布日期 2017 年 10 月 31 日 17:57 | 分類 天文 , 自然科學 , 航太科技 follow us in feedly

系外行星多變未知的樣貌總是令科學家嘖嘖稱奇,美國太空總署(NASA)的哈伯望遠鏡發現了一顆被潮汐鎖定的熱木星 Kepler-13Ab,永夜的那一面雖然照不到陽光,卻還是愛美的塗滿厚厚一層防曬霜。NASA 表示,這些觀察將提升科學家對系外行星天氣和大氣組成複雜性的理解,有可能適用於未來分析地球大小行星的可居住性。



Kepler-13Ab 是一顆質量比木星還要大 6 倍的系外熱木星,距離地球 1,730 光年,自從 2011 年發現以來便是天文學家最愛觀察的熱門行星之一。由於 Kepler-13Ab 與母恆星 Kepler-13A 距離極近,只要 1.8 天就完成公轉一周,導致這棵熱木星被母星潮汐鎖定,就像月亮也被地球鎖定一樣,永遠面對母星的一面表面溫度高達 2,760℃。

最近,NASA 哈伯望遠鏡發現 Kepler-13Ab 永夜的半球面塗滿厚厚一層防曬霜──真面目其實是氧化鈦(titanium oxide),這種成分可做防曬和抗紫外線的吸收劑,常用於化妝品。在 Kepler-13Ab 上,它們被星球巨大的表面重力從大氣吸出並下沉,看上去就像不停下著防曬霜雪。

▲ Kepler-13Ab 與其他行星大小的比較。(Source:NASA

不過,哈伯望遠鏡並不是「直接觀察」到氧化鈦,而是發現 Kepler-13Ab 的大氣不如預期、像其他熱木星一樣出現逆溫現象(上層大氣溫度比下層還高),反而是上層大氣溫度比下層還低。一般來說,氧化鈦分子的密度足以成為吸熱器,如果量夠多,可有效防止熱量進入或逸出而形成逆溫現象(thermal inversion),如同地球平流層,差別在於造成地球平流層逆溫現象的主謀是臭氧。

NASA 認為,應該是強風將星球上的氧化鈦從永晝面吹到永夜面,在那裡,氧化鈦會冷卻凝結成雲,然後受 Kepler-13Ab 的強大重力所迫下沉至低層大氣。

理解系外行星的氣候條件是過去十年的難題之一,而這種被稱為「冷阱」(cold trap)的現象從來沒有在其他系外行星上看過,團隊觀察結果可證實幾年前一個理論:冷阱現象可能發生在具強大重力的大型熱行星。根據團隊推論,這種冷阱沉澱過程應該發生在多數熱木星身上,只是這些熱木星的表面重力沒有 Kepler-13Ab 那麼大,所以氧化鈦在沉降的半路上就又蒸發回到氣態。

賓州州立大學天文學系教助理研究員 Thomas G. Beatty 表示,這次觀察解釋了熱木星的大氣如何形成凝結物和雲層,以及星球重力如何影響大氣組成,幫助科學家進一步理解系外行星天氣與大氣組成的複雜性。未來,當科學家觀測這些行星時,不僅需要知道它們有多熱,還要知道它們的重力有多大。這項研究已發表在《天文學報》。

(首圖來源:NASA

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