讓系外行星出現在地球,NASA 實驗重建熱木星大氣環境

作者 | 發布日期 2019 年 03 月 18 日 13:17 | 分類 天文 , 自然科學 , 航太科技 follow us in feedly

科學家還無法設計出前往系外行星的太空交通工具,只好在地球上做一顆假的系外行星出來研究──比如 NASA 噴射推進實驗室最近就重建出熱木星的大氣,並且發現了熱木星大氣不透明的原因。



熱木星是一種常見的系外行星類型,也是最容易靠徑向速度法被望遠鏡發現的系外行星(因為質量極大,對母恆星運動造成的影響比其他類型行星更明顯),熱木星質量接近或超過木星,但木星的軌道半徑是 5 天文單位,而熱木星軌道與母恆星距離只有 0.5~0.015 天文單位,公轉週期通常不超過 10 天。

也因此,熱木星的溫度通常可超過 2,800℃,目前已知表面溫度最高的熱木星則為 KELT-9b,其潮汐鎖定的向陽面溫度高達 4,600K(4,330℃),比所有 M 型恆星與大部分 K 型恆星還酷熱。

▲ 熱木星 KELT-9b(右)。(Source:NASA

面對環境如此嚴苛的系外行星,科學家還不清楚以後如何前往相關系統近距離研究,只能先在地球打造實驗室重建類似的星球。

NASA 噴射推進實驗室(JPL)最近便使用氫氣、一小撮一氧化碳、一點紫外線和堅固的「烤箱」房間,「烹飪」出一顆熱木星。

實驗第一步是攪拌氫氣和 0.3% 一氧化碳氣體成混合物,接著利用特殊「烤箱」將氣體混合物加熱至 330℃~1,230℃,最後再用紫外線輻射氣體混合物使其「爆炸」,就像熱木星受到母恆星猛烈的輻射衝擊。

實驗目的之一,是探討為什麼熱木星的大氣在高海拔與無法形成雲層的低壓區域中,都相對朦朧不透明,經過團隊用紫外線輻射「烘烤」了一星期多的研究結果表明:紫外線形成懸浮空氣中的固體有機氣膠就是主因。之前,雖然天文學家也在系外熱木星檢測到氣膠,但不清楚氣膠的形成機制。

實驗第二個有趣的化學反應為:紫外線輻射氫氣和一氧化碳後也產生微量的二氧化碳和水,證實了過去在熱木星大氣觀察到的水蒸氣數據,也表明這些行星上的水可能比假設還要常見。

新論文發表在《天體物理期刊》(The Astrophysical Journal)。

(首圖來源:NASA

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